STK 特定问题建模（六）多跳(Multi-Hop)通信链路仿真（第二部分）

简介

本篇对多跳通信链路进行仿真，对多跳链路可用性、链路质量、误码率等指标进行分析。
仿真考虑两艘地面船舶，一艘位于巴拿马运河区，另一艘位于霍尔木兹海峡，两艘船位于地球对侧，无法直接通信。每艘船上空有一颗地球同步轨道（GEO）卫星，GEO卫星间可以建立星间链路。因此，两艘船舶需要依赖卫星，通过多跳链路实现通信。

建模将从以下几个部分开展：
1、地面船舶、GEO卫星仿真
2、星地收发机设计
3、多跳通信链路每一跳链路质量评估

本篇对应2、3部分内容。

二、星地收发机设计

2.1 上行链路仿真

上一篇文章中，完成了星地以及星间传感器的相互指向。在此基础上，将发射器或接收器对象附加到指定的传感器上，将使嵌入的收发机天线按照约束指向目标。

首先仿真船舶2向GEO卫星2的上行链路。通过Insert—Transmitter插入发射机，固连在船舶2的sensor下面，类型设置为Complex Transmitter model，传输频率设置为30Ghz，功率为30dbw。发射天线采用相控阵天线（Phased Array），阵元X、Y均为7。

而后，在Beam Direction中，选中波束控制，并将要与其建立通信的卫星移动至右侧列表中

在attributes中选中show volumn，可以查看天线情况

接下来创建卫星2的收发机。卫星2收到船舶2发送消息后，将其通过星间链路转发至船舶1，因此其需要创建一个接收器和一个转发器。

首先创建接收器，通过Insert—Receiver创建接收机，将其固连在卫星2的传感器上，而后设置Receiver类型为Complex Receiver Model，天线选择为抛物面天线（Parabolic），这种天线在GEO通信卫星中广泛应用。将天线直径改为4.6m。（频点可以不用更改，因为接收机Model space勾选了auto track，计算可见性时会根据发射机自动更改）

船舶2上行链路创建完毕后，可以先对上行链路质量进行评估。选中卫星2接收机，通过Access计算与船舶2发射机的可见性，而后点击Link Budget，查看链路质量评估（信噪比，载燥比，误码率等等指标）

2.2 转发链路仿真

接下来，卫星2需要将接收到的消息通过星间链路转发给卫星1。创建发射机，将其固连在卫星2至卫星1传感器中，设置类型为Complex Re-Transmitter Model，设置Sat. Flux Density为-120dBW/m^2。SFD (饱和通量密度) 是放大器的饱和点，以输入通量密度为单位，表示每个发射机支持多个载波的系统的每个载波通量密度。 它是转发器输入灵敏度的衡量标准。 SFD 值越低，转发器的输入灵敏度越高，对上行链路站的上行链路功率要求越低。 由于灵敏度较高，提高转发器的灵敏度可将更多噪声引入。

更改转发天线类型为Gaussian，更改Transfer Funtions中的频率系数。该频率系数指定发射频率与接收频率的函数关系，以多项式参数形式给定。默认系数 -7e+008 和 1.0 用于模拟 700 MHz 下变频，这里将第一个系数改为-2.6e+010，即26GHz下变频，也就是转发频率为4GHz。

通过勾选卫星2接收器以及发射器的Show Volumn选项，可以在3D视图中查看天线设计情况。

接下来创建卫星1接收器，直接复制卫星2对船舶2的接收器，而后在卫星1指向卫星2的传感器下粘贴，即可将接收器复制，更改接收天线直径为2m。

船舶2的数据传输到卫星2，再由卫星2转发到卫星1。卫星2所进行的唯一处理就是重新传输信号。因此任何信号衰减都会传递给卫星1的接收器。使用bent pipe report可以分析卫星1的接收情况。要在 STK 中生成bent pipe链路预算，需要使用链路（Chain）对象。通过Insert—Chain插入链路对象

我们现在需要确定从船舶2到卫星1的整个系统的信号质量。链路对象允许按照定义的顺序计算多跳链路质量。在建立链路时，多跳链路中的每条链路都必须满足要求才能有效接入，如果任何一个链路失效，整个多跳链路就会断开。
双击打开链路对象，按照船舶2发射机—卫星2接收机—卫星2发射机—卫星1接收机的顺序，将对应对象移动至右端（节点顺序定义了链路连接顺序，因此右边列表需要按照顺序排列）

保存设置，链路设置如下

接下来可以通过Bent Pipe report评估转发链路质量。右键链路对象，选择Bent Pipe Comm Link

报告中可以查看目前多跳每一条链路的质量情况，目前多跳链路包含船舶2—卫星2以及卫星2—卫星1两条链路。因此下图中的报告，每一个时间对应链路有三行，第一行为船舶2—卫星2链路，第二条为卫星2—卫星1链路，第三条为全部链路合并结果。

此外，还可以在Report&Graph Manager中新建自定义图形，查看两条链路的具体情况，例如两条链路的空间损耗


还可以查看两条链路其他指标，例如载燥比变化情况

未完待续

更多仿真内容，可以关注公众号“STK建模”查看