用于卫星通信设计的宽带通道模拟器

1．通信带宽增大，容量增加

在卫星通信中，数据传输速率是性能的重要指标。近期的研究发现卫星的平均功耗增加了350%，设计寿命从10年增加到近14年，卫星的外形和复杂度也增加了2到5倍。Shin公司的新一代互联网协议(IP)卫星iPSTAR总容量达到了40Gbps，据称是现有卫星容量的40倍。美国休斯网络系统公司的SPACEWAY每个点波束的下行链路数据速率为800Mbps。现代信息技术需要更宽的卫星传输带宽。

2．根据环境因素和设计目标，更严格地控制设计余度

当今正在开发的先进宽带通信卫星的设计、制造和部署成本都较高。卫星设计者尽量增加卫星的有效载荷能力，以便在投入使用之后能够最大限度地获取利润。

这对于设计卫星的工程师来说，意味着：因为先进的通信卫星要求最大限度地增加数据速率和容量，所以留给设计者的误差余度很小。如果未能分析或者考虑到任何相关参数或者真实效应，都可能导致设备性能下降，从而减少收益。与此相反的情况是设计过于缜密，亦即因为考虑了所有未知因素或者按照最差情况来设计而导致参数余度过大，从而增加了不必要的成本、部件、重量和复杂度。

3．卫星通信质量的影响因素

图1给出了传统“弯管”式卫星下行链路的整体示意图，其中包括了主要的部件。卫星部分只显示了一个转发器图像。实际上，一个卫星可能带有30到50个转发器。

图1 ：“弯管”式卫星下行链路示意图

每个部件都有会降低系统整体功能的不理想性能。首当其冲的、最基本的坏损是热噪声。通过载波功率来设置信道内的载噪比(CNR)或者信噪比(SNR)。在指定了信噪比和带宽的情况下，通过香农定律来定义每秒钟的最大信道容量(位数)，不过在实际操作中永远不会达到这个最大值。要确保最佳系统设计，就必须对信道内所有真实存在的坏损进行准确模拟。