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载波叠加与卫星信道传输效率分析

2016-6-30 22:36| 点击快速提问| 查看: 2133

摘要: 双向对称信道—传输效率分析根据香农定理,使用一段卫星带宽进行双向SCPC通信时,这一段卫星带宽可以用三个参数来完整描述:宽度W(Hz)、信号功率S(瓦)、噪声功率N(瓦)。如下图所示:S = So x W ; So为信号功 ...


双向对称信道—传输效率分析
根据香农定理,使用一段卫星带宽进行双向SCPC通信时,这一段卫星带宽可以用三个参数来完整描述:宽度W(Hz)、信号功率S(瓦)、噪声功率N(瓦)。如下图所示:
S = So x W ; So为信号功率谱密度;
N = No x W ; No为噪声功率谱密度;
3.1     常规SCPC双向通信效率分析
常规的SCPC通信方式可以认为是将这一段带宽,在带宽方向(纵向)一分为二,如下图所示:

左边分给载波1:带宽为W/2,信号功率为So x W/2  = S/2,噪声功率为No x W/2 = N/2。

同理,右边分给载波2:
双向链路总的传输速率为:
 
3.2     载波叠加双向通信效率分析
载波叠加通信方式时,可以认为是将这一段带宽,在功率方向(横向)一分为二,如下图所示:

上边分给载波1:带宽为W,信号功率为So /2  x W = S/2,噪声功率为No x W= N。

同理,下边分给载波2:

   双向链路总的传输速率为:

3.3     载波叠加与常规SCPC传输方式的对比

观察上式可以发现,右边的表达式中比常规SCPC的传输速率表达式多了一个项,该项肯定为正,所以在W带宽内,载波叠加方式能够获得的传输速率肯定比常规SCPC方式要高。
高出的百分比为:

很容易证明,当S/N为无穷大时,R趋近于1,即:,但通常的卫星信道能够获得的信噪比在1—16dB之内,如果都采用最优化设计,两种方式能够获得的香农极限吞吐速率如下表:


可以看出:
在最优化设计条件下,一般的卫星链路,采用载波叠加方式能够获得40%--60%的香农极限速率提升;
考虑载波叠加处理的不完善,干扰载波不能完全抵消的情况下,残留的少量干扰载波将被记入噪声,造成信噪比的下降,如果考虑0.5dB的信噪比恶化的话,载波叠加效益将损失约6%;
5.   结论

在都是最优化设计的前提下,采用载波叠加与常规SCPC技术相比,在各种信噪比条件下,都能够获得相应的传输效率改善。这是确定的改善,且是在保持功带平衡的前提下,肯定能够获得的传输效率改善。


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