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卫星通信导论习题答案解析

第1章题解1.2① T= 100.45min V= 7.4623km/s ② T= 114.08min V= 7.1523km/s ③ T= 358.98min V= 4.8809km/s ④ T= 718.70min V= 3.8726km/s ⑤ T= 1436.1min V= 3.0747km/s 1.4① 84231km ,281ms ② 160ms ③ 37500km第2章题解2.1(1)188.23dB, 187.67dB (2) 200.00dB, 195.97dB (3) 207.20dB, 205.59dB (4) 213.98dB, 209.73Db 2.2d=37911km 03.39=α f L =199.58dB 2.5G/T=32.53dB/K 2.6馈线输入端 105.0105.0010110LNA A T T T T +⎪⎭⎫ ⎝⎛-+==171°KLNA 输入端 LNA AT T T T +⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+=105.00105.0101110=153°K 2.7 3×2110-W/Hz217°K 2.8EIRP=48dBW G/T=2.4dB/K 2.9(1) 30.9dBi ; 39.4dBi ; 48.9dBi (2) 38.2dBi4.8 m(K T 2900=) 2.103.0dB 噪声系数的噪声温度为0.9950T =288.6K (K T 2900=) 3.1dB 噪声系数的噪声温度为1.0420T = 302.2K (K T 2900=) 2.1144.6+31.5+100+3=179K 2.12噪声温度为=++⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+41.01.010500010029010111050199.8K2.13EIRP=47dBW 2.14 (1) 03981.001585.01011014.18.1+=+=CNC/N=12.5dB(2) 002328.0003981.0006309.01011014.22.2=-=-=CN于是,所需的上行C/N=26.3dB 2.15(1) 链路损耗 L=92.44+20lg37500+20lg6.1=199.6dB (2)卫星转发器输入功率 C=20+54-199.6+26= –99.6dBW 卫星转发器输出功率 C=110–99.6=10.4dBW=11W (3) N= –228.6+10lg500+10lg36M= –126.0dBW (4) C/N=26.4dB 2.16(1) 卫星转发器发射的每路功率为 –14dBW/路=0.04W/路(2) 地球站接收载波功率C= –14.0–206+30+40= –150Dbw地球站输入端噪声功率N= –228.6+10lg150+10lg50K= –159.8dBW载噪比C/N=9.8dB(3)余量=9.8–6.0=3.8dB2.17(1) 链路损耗L=92.44+20lg38500+20lg12.2=205.9dB(2) 接收天线增益G=10lg0.55202459.05.0⎪⎭⎫⎝⎛π=33.5dBi接收载波功率C=10lg200+34–3+33.5–205.9–1= –119.4dBW(3) 噪声功率N= –228.6+10lg110+10lg20M= –135.2dBW(4) C/N=15.8dB余量5.8dB(5) 强降雨时接收载波功率C= –119.4–2= –121.4dBW噪声功率N= –228.6+10lg260+10lg20M= –131.5dBW载噪比C/N=10.1dB余量0.1 dB2.18(1) 链路损耗L=92.44+20lg37500+20lg6.1+2=201.6dB(2)噪声功率N= –228.6+10lg500+10lg36M= –126.0dBW(3) 转发器输入载波功率C=10lg100+54+26–201.6= –101.6dBW载噪比C/N=24.4dB(4) 卫星发射功率110–101.6=8.4dBW或6.9W2.19链路传输损耗L=92.44+20lg2000+20lg2.5=166.4dB地球站接收载波功率C=10lg0.5+(18–3)+1–166.4= –153.4dBW 地球站噪声功率N= –228.6+10lg260+10lg20K= –161.5dBW载噪比C/N=8.1dB第3章题解3.2 由图3-3得输入回退6dB ;由图3-4得输出回退3dB 。

3.3 (1)77.11dBHz (2)41.51dBW3.4(2)一帧内:1个参考突发,8个业务突发一帧内开销比特: 560(参考突发)+9⨯120(9个保护时隙)+8⨯560(8个报头)= 6120 bit效率=(40800−6120)/40800=0.85;(3)承载的信息速率:(40800−6120)/0.002=17.34Mb/s 承载的信道数:17340/64=270.9 3.5 s Mb mB R IF b /602.013621=+⨯=+=ρ 3.6 (1) Lk GTR n E EIRP b b 0==12+63.11−10−228.6+212=48.51dBW TF P = 48.51−46=2.51dBW(1.78W )(2) 54.114654.57=-=TT P dBW (14.26W ) (b R 提高8倍,使所需的EIRP 提高9.03dB )3.7 (1) C/N=34-201-75.6+228.6+35=21.0dB由回退带来的允许接入的5MHz 带宽的载波数为25.436106.0=⨯=-K (2) 设36MHz 带宽内最多容纳6个5MHz 带宽的载波。

由图3-4可得: 输出回退6dB 相当于输入回退8dB 。

由图3-3得6载波时,输入回退8dB 的载波-互调比约为16dB 。

试算6载波时的下行载噪比:回退6dB 后,每载波EIRP=34-6-10lg5=21dBW 每载波的接收载噪比=21-201-67+228.6+35=16.6dB考虑到6载波时的载波-互调比为16dB ,因此接收总的信噪比(含互调噪声)约为13.2dB 。

它比要求的12dB 门限高些,可认为是带宽受限系统。

如果要求的接收信噪比门限为15dB ,则为功率受限系统。

3.8(1) TDMA 地球站发射功率=13– 105– 63 –22 +200 =23dBW=200W地球站接收载噪比: ()uN C= dB dBdB6.33)6.2286.754.27()200226323(=-+-++()dB dBdBN Cd30)6.2286.7520()196206013(=-+-++=地球站接收(C/N) = 28.4dB(2) FDMA 地球站发射功率:一个FDMA 地球站在转发器输出端的功率为13dBW(20W) – 6dB(回退) – 7dB(5个站功率叠加) = 0dBW = 1W转发器接收的来自一个FDMA 站的功率 = - 105dBWFDMA 地球站发射功率 = - 105 + 200 – 63 – 22 = 10dBW=10W 上行载噪比:载波功率 = 10+63+22 – 200= - 105dBW噪声功率(噪声带宽36/5MHz) = 27.4+68.6 – 228.6 = - 132.6dBW 上行载噪比= -105+132.6 =27.6dB下行载噪比:载波功率 = 0+60+20 – 196 = -116dBW噪声功率(噪声带宽36/5MHz) =20+68.6 – 228.6 = - 140dBW 下行载噪比= -116+140 =24dB由图3-4可得: 输出回退补偿6dB 相当于输入回退约8dB 。

由图3-3可得: 输入回退8dB 时,互调载噪比为16.5dB 。

地球站接收(全链路)接收载噪比= 15.5dB (若不考虑互调噪声干扰,载噪比为22.4dB)3.9 (1)手持机解调后、判决前,只需在确定的时段内提取本站的数据信息,其接收噪声带宽较窄(单路);而卫星接收10路信号(连续TDMA 数据流),接收噪声带宽较宽。

(2)上行射频带宽:KHz R m B in 10015.011+=+=ρ=150KHz 下行射频带宽:=+=KHz B out10025.0175KHz(3) 上行链路 :卫星接收载波功率= -7.0+18+1-161=-149dBW星上接收端噪声功率谱密度= -228.6+27= -201.6dBW/Hz 卫星接收信噪比= -149 -40+201.6=12.6dB误码率为410-,所需信噪比为8.4dB 。

于是,链路电平衰落余量为4.2dB 。

(4)下行链路:用户接收载波功率= -7+18+1-160= -148dBW用户接收噪声功率谱密度= -228.6+24=204.6dBW/Hz 用户接收信噪比= -148-40+204.6=16.6dBBER=410-所需信噪比为8.4dB ,因此链路电平衰落余量为8.2dB 。

3.10无高斯噪声时,n=32 有高斯噪声时,n=16I E G n b P=此处0I E b 为信噪比n =1023/2.110=64每站信息比特率: 30Mc/s/1023=29.33Kb/s转发器传输的总信息比特率为: 877.133.2964=⨯Mb/s 转发器带宽: 30M ⨯(1+0.5)=45MHz 采用FDMA 或TDMA 方式,可提高卫星转发器的传输信息量,但需增加信息发射功率。

第4章题解4.305.075.170==Dλθsin y=sin0.875(35786+6378)/6378=0.1009, y=5.79º地心角x: x=5.79-0.875=4.915º 覆盖面积=42621096.13180915.4km R e ⨯=π 4.4D=0.154m1434290002==G dB 4.5所需的接收载波功率C=8.5+67.8-228.6+23=-129.3dB L=92.44+20lg39000+20lg12+5=210.8dB接收天线增益G=10lg[2⎪⎭⎫⎝⎛λπηD ]=33.4dBEIRP=-129.3+210.8-33.4=48.1dB 4.6duN S N S )/(1.07.0)/(1.0101101101-=4.72585.01011018.01=+ 全链路信噪比10lg(1/0.2585)=5.9dB 误码率约610- 4.8信噪比为(8-1)=7dB 时,误码率小于810- 4.9信噪比4dB ,(2,1,7)卷积码时,误码率约6102-⨯ 4.12一帧比特数:200+8⨯100=1000以1Kb/s 速率传送一帧(即100个传感器一轮采样数据)的时间为1s 。

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