Федеральное агентство связи Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики Кафедра СРС Лабораторная работа №3 по предмету: «Основы построения систем связи и сетей радиосвязи» на тему: «Изучение факторов, определяющих уровень сигнала и отношение сигнал/шум на входе приёмника земной станции » Подготовила: Бригада №1 ФМТС, 4 курс, ММП-71 Басков А.В. Пец В.В. Проверил: доцент Кокорич М.Г. Новосибирск, 2020г. Изучение факторов, определяющих уровень сигнала и отношение сигнал/шум на входе приёмника земной станции Цель работы: Произвести расчёт потерь энергии сигнала при распространении по спутниковой линии связи, коэффициента усиления приёмной антенны, расчёт мощности шума, определения параметров DVB/S2. Выполнение: 1. Расчёт потерь энергии сигнала при распространении по спутниковой линии связи. Основные расчётные формулы и значения: Ослабление сигнала в тракте распространения спутниковой линии определяется как L L0 Lдоп , Где: L0 - потери энергии сигнала радиоволн при распространении в свободном пространстве, дБ Lдоп - дополнительные потери энергии радиоволн при распространении в реальных условиях, дБ. В свою очередь, дополнительные потери определяются выражением: Lдоп Lатм L Д LН LП , Где: Lатм - потери в спокойной атмосфере, L Д - потери в осадках, L Н - потери из-за неточности наведения антенн, L П - поляризационные потери. 𝐿доп = 0,142 + 0,27 + 1,5 + 1 = 2,912 𝐿 = 205.248 + 2.912 = 208.16 дБ 2. Расчёт коэффициента усиления приёмной антенны: Коэффициент усиления антенны относительно изотропного излучателя земной станции определяется в логарифмических единицах G 20,4 20 log D 20 log f 10 log ,дБи Где: f - рабочая частота, ГГц D - диаметр антенны, м - коэффициент использования площади апертуры (коэффициент использования поверхности – КИП), обычно задается в пределах от 0,5 до 0,75 𝐺 = 20.4 + 20 ∗ lg(0.9) + 20 ∗ log(4) + 10 ∗ log(0.6) = 40.91 дБи Расчёт уровня мощности сигнала на входе приёмника ЗС: 3. Определение мощности сигнала на входе приёмника 𝑃𝐶.Вх.ЗС = 𝑃Э.СП − 𝐿 + 𝐺А.ЗС + ŋФ.ЗС , Где: 𝑃𝐶.Вх.ЗС – уровень сигнала на входе земной станции, дБВт; 𝑃Э.СП – эквивалентная изотропно-излучаемая мощность (ЭИИМ) на выходе спутника, дБВт; ŋФ.ЗС – коэффициент передачи (по мощности) волноводого тракта (КПД тракта) земой станции, дБ (принимается равным 0,7-0,9 дБ); 𝐺А.ЗС – коэффициент усиления антенны относительно изотропного излучателя земной станции, дБ; 𝐿 – ослабление сигнала в тракте распростанения на участке от спутника до земной станции, дБ; 𝑃𝐶.Вх.ЗС = 40 − 208,16 + 40,91 + 0,7 = −126,55 дБВт 𝑃𝐶.Вх.ЗС = 100,1∗(−126,55) = 2,213 ∗ 10−13 4. Расчёт мощности шума приёмной системы, пересчёт в уровень мощности шума Определение шумовых параметров: Полная мощность шума на входе приемника земной станции определяется следующим образом: PШ .ЗС kT f Ш , Вт Где: 23 k - постоянная Больцмана, k 1,38 10 Вт/ГцК, f Ш - эквивалентная (энергетическая) шумовая полоса приемника, Гц, T - суммарная эквивалентная шумовая температура приемной станции, приведенная к облучателю антенны, К. Суммарная эквивалентная шумовая температура 1 T T T A T0 1 ПР , °К ПР ПР Где: T А — результирующая шумовая температура антенны, °К, T0 = 290 К - физическая температура окружающей среды, ПР - коэффициент передачи волноводного тракта приемной станции от облучателя антенны до входа приемника; TПР - собственная шумовая температура приемника, °К. Результирующая шумовая температура антенны: TA Tатм ( ) c TЗ Т косм ( ) , Где: Tатм ( ) - шумовая температура, обусловленная шумами атмосферы и зависящая от угла места = 16,6°, T З - шумовая температура, обусловленная тепловым излучением Земли; Т косм ( ) - шумовая температура, обусловленная шумами космического происхождения; с — коэффициент, учитывающий усредненный уровень боковых и задних лепестков диаграммы направленности антенны (для антенн ЗС с=0,2). Шумовая температура атмосферы Tатм =80 К Шумовая температура Земли в практических случаях может быть положена равной ТЗ = 290 К. Шумы космического происхождения определяются в основном излучениями Галактики, Солнца и Луны. При этом усредненная температура шумов Галактики не превышает 10 К на частотах более 2 ГГц TA 80 0,2 290 10 148К Шумовая температура приемника обусловлена его собственными тепловыми шумами, зависит от типа приемника TПР (100,1nш 1)290 , К TПР (100,10,8 1)290 58,657 К 0,10, 7 0 ,1nФ . ЗС 0,8511 = 10 ПР = 10 1 58,657 T 148 290 1 267,654 К 0 , 8511 0 , 8511 PШ .ЗС 1,38 1023 267,654 10 106 3,694·10−14 Вт PШ.ЗС 10lg(3,6941014 ) 138,854Вт 5. 6. Расчёт фактического отношения сигнал/шум: РС.Вх.ЗС = −126,55 − (−138,854) = 12,304дБ РШ.ЗС Определение подходящих параметров сигнала DVB-S2: Модуляция: 16APSK 5/6. Спектральная эффективность, бит/Гц: 3.3 бит/Гц. Идеальное Es/No (дБ) для FEC фрейма длиной 64800 бит: 11,61 дБ 7. Определение возможной скорости передачи информации в спутниковом канале: ∆𝑓Р.К = 1,2 ∗ 𝐵 1 ∗ , Гц 𝑙𝑜𝑔2 𝑀 𝑅 10 ∗ 106 = 1,2 ∗ 10 ∗ 106 = 𝐵 6 ∗ 𝑙𝑜𝑔2 8 5 1,2𝐵 6 ∗ 3 5 7.2𝐵 10 ∗ 106 = ≫ 20 833 333 бит 15 1 Скорость передачи B = 20.833 Мбит/с. Выводы по лабораторной работе: В ходе данной лабораторной работы, был произведён расчёт следующих параметров для проектирования DVB/S2: потери энергии сигнала при распространении по спутниковой линии связи, коэффициента усиления приёмной антенны, мощности шума, определены параметры DVB/S2 (Метод модуляции, Спектральная эффективность, SNR, скорость передачи).