综合仿真的卫星通信论文范文

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1信道特性专项仿真

1.1幅频及群时延特性卫星通信系统信道传输特性的系统函数可以表示为：在仿真中，通过调整∑h（k）的参数获得相应的幅频响应畸变特性，k必须选取大于0的正整数，以保证线性相位特征［4，5］。信道群时延响应是相位频率响应的导数，用于表示相位频率响应的畸变程度，在信道频带的边缘由滤波器过渡带抑制变化引起的相位畸变尤其严重。式（1）中，θ（w）为相位频率响应。实际信道中的群时延响应是非线性的，当非单一信号传输时必然引起信号畸变。在传输数据速率高、码元周期短及频带宽的情况下，群时延畸变的影响就比较明显。一般来说，带内群时延分为抛物线群时延、线性群时延以及波动群时延。假定其他信道参数为理想的情况下，带宽36MHz卫星转发器典型幅频特性仿真条件如表1所示，仿真结果如表2所示。假定其他信道参数为理想情况下，分别仿真了10MHz和36MHz两个转发器的抛物线群时延特性对卫星通信系统的影响，卫星转发器典型抛物线群时延特性仿真条件如表3所示，仿真结果如表4所示。

1.2相位噪声理想情况下，卫星通信系统中的本振输出信号的频谱应该是一根无限窄的谱线。但是在实际的通信系统中，由于射频硬件（比如振荡器）不是理想的，因此振荡器产生的载波也不是理想的，表现为相位不稳定（即相位噪声）。式中，θ（t）为一个随机过程，这种本地振荡器的频谱不再是期望的在频率ω0处的一根线。由于相位噪声的存在，由这样的本振生成的载波信号的频谱将被展宽，带有相位噪声的载波的功率谱形状如图2所示。为了便于分析和对数字通信系统进行仿真，可用一个维纳随机过程作为相位噪声的模型。它是一个零均值的高斯随机变量。Δn的方差决定了随着频率的增加，载波相位噪声下降的速度。相位噪声采用在频域模拟的方法，为了使仿真相位噪声情况更为接近实际的相位噪声，按分辨率1Hz产生数字相位噪声。假定其他信道参数为理想情况下，仿真了3种相位噪声对卫星通信系统性能的影响，仿真条件如表5所示。仿真发现在相位噪声值1的情况下会出现误码平台，在相位噪声值2和相位噪声值3的情况下，传输性能损失小于0．2dB2．3非线性失真功率放大器的非线性失真会引起调制信号幅相特性的变化，在接近饱和点工作时影响最大。星上功率放大器（行波管放大器，TWTA）是一个非线性器件，该器件将引起包括幅度（AM／AM）和相位（AM／PM）在内的非线性失真。如果输入信号表示为。

2综合仿真及系统指标建议

假设功率放大器在不同非线性工作点的群时延特性、幅频特性和相位噪声特性是一致的，选择带宽36MHz卫星转发器，依据上述仿真参数对信道群时延特性、幅频特性、相位噪声特性和非线性失真进行综合仿真。将卫星转发器的放大器的输入功率相对饱和点回退10dB，保证功率放大器工作在近似线性状态。对卫星信道的群时延特性、相位噪声特性及幅频特性进行综合仿真，仿真结果表明，当误码率1×10－6时传输性能损失约11dB。将转发器的放大器的输入功率相对饱和点回退0dB（即饱和）、2dB、5dB和10dB时，综合仿真卫星通信系统的群时延特性、相位噪声特性、幅频特性对系统传输性能的影响，仿真结果如表7所示。参考综合仿真结果，对系统指标分配提出如下建议：当转发器的功率放大器工作于饱和点时，接收机射频指标在中频指标的基础上增加大于2．3dB；在功率放大器的输入功率回退2dB的情况下，接收机射频指标在中频指标的基础上增加大于1．6dB；在功率放大器的输入功率回退5dB的情况下，接收机射频指标在中频指标的基础上增加大于1．3dB；在功率放大器的输入功率回退10dB的情况下，即在功率放大器工作于线性状态下，接收机射频指标应在中频指标的基础上增加大于1．1dB。

3结束语

设计了卫星通信系统仿真模型，为分析卫星通信系统的传输特性提供了有效方法。由仿真结果可以看出，当幅频响应的带内波动小于1dB时，幅频特性对传输性能的影响可以忽略不计；群时延特性对宽带信号传输性能的影响要大于对窄带信号传输性能的影响；当系统出现误码平台时，应当分析相位噪声的指标是否满足系统要求；当功率放大器的入口功率小于饱和输入功率约5dB时，放大器的非线性失真特性不会影响卫星通信系统的传输性能；射频传输性能相对中频传输性能至少有1．1dB的损失。

作者：张金贵单位：中国电子科技集团公司第五十四研究所