基于Matlab的卫星中继通信链路仿真
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摘要：卫星通信是地球上的无线电通信站利用卫星作为中继而进行
的通信，卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星转发方式有透明转发和译码转发。本文基于matlab软件平台，对地静止卫星通信系统中卫星中继地球站发送数据的转发过程仿真，并给出接收信息BER曲线。
关键字：卫星中继； Matlab仿真；BER曲线 中图分类号：O121.8;G558 1 引言
卫星信道的特点是：可用频带宽、功率受限、干扰大、信噪比低。所以要求采用可靠性高的信号调制方式，并要求有较强的信号纠错能力，对带宽要求不是特别高。因此DVB-S采用前向纠错(FEC)(包括Viterbi编码、交织、RS编码及加扰等电路)、正交移相键控(QPSK)调制的信道处理方式，然后馈给卫星链路。接收时进行相反的处理。本文对卫星工作过程进行仿真，得到信号的BER曲线，从而知道可靠传输所需发射功率。
2 系统模型及仿真
2.1 建模假设
本文中所设计的卫星中继链路中中继卫星为GEO 同步轨道卫星，采用 Ku 频段，6个地球站采用FDMA。通过卫星向另外一个地球站发送信息：上行载波中心频率为14253MHz，下行载波中心频率为 12028MHz，载波间隔为10MHz。 ?发送地球站与卫星之间的距离为： [39995 40000 40005 40010 40015 40020]km
?卫星和接收地球站之间的距离是42000km ?卫星的EIRP是56dBW,天线增益为30dB ?地球站的天线增益为32dB ?信道模型采用AWGN
基于以上条件，本文将给出对地静止卫星中继地球站发送信息的完整过程，并给出某个发送地球站的信息在接收地球站的BER曲线。 2.2 系统模型及结果 2.2.1 透明转发
该通信链路设计思路为： 信源→比特流→调制（QPSK）→频分复用→上变频→AWGN信道→卫星接收透明转发→AWGN信道→下变频→判决→解调(DQPSK)→比特流。
得到某个发送地球站的信息在接收地球站的BER曲线，如下图所示：
10-2透明转发BER曲线X: 0Y: 0.00278310-3误码率BERX: 1.761Y: 0.0003210-4X: 3.01Y: 5.9e-0510-500.511.52发射功率dbW2.533.5
为了更好描述零值，用以下曲线描述：
3x 10-3透明转发BER曲线2.5X: 0Y: 0.0027832误码率BER1.510.5X: 1.761Y: 0.00032X: 3.01Y: 5.9e-050051015发射功率dbW202530
2.2.2 译码转发
该通信链路设计思路为： 信源→比特流→调制（QPSK）→频分复用→上变频→AWGN信道→卫星接收译码转发→AWGN信道→下变频→判决→解调(DQPSK)→比特流。
得到某个发送地球站的信息在接收地球站的BER曲线，如下图所示
10-2译码转发BER曲线X: 0Y: 0.00224110-3误码率BERX: 1.761Y: 0.00025910-4X: 3.01Y: 3.4e-0510-500.511.52发射功率dbW2.533.5
为了更好描述零值，用以下曲线描述：
2.5x 10-3译码转发BER曲线2X: 0Y: 0.002241误码率BER1.510.5X: 1.761Y: 0.000259X: 3.01Y: 3.4e-050051015发射功率dbW202530
2.2.3 两种转发方式对比
10-2透明转发与译码转发BER曲线X: 0Y: 0.002783蓝色为透明转发红色为译码转发X: 0Y: 0.002241-310误码率BERX: 1.761Y: 0.0003210-4X: 1.761Y: 0.000259X: 3.01Y: 5.9e-05X: 3.01Y: 3.4e-0510-500.511.522.5发射功率dbW33.544.5
3 结论
由图可以看出，SNR越大，BER越低，通信的可靠性越高；
译码转发比透明转发更可靠。
附录1：链路仿真源代码 透明转发：
p=[1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024];%发射功率 dup=40005;%上行距离 fup=14253;%上行载波中心频率
% dup=[39995 40000 40005 40010 40015 40020]; % fup=[14228 14238 14248 14258 14268 14278]; %数值差异很小 忽略
FSLup=32.4+20*log(dup)/log(10)+20*log(fup)/log(10);%上行自由空间损耗 h1=sqrt(10^3.2*10^3.2/(10^(FSLup/10)));%增益 ddo=42000;%下行距离