STK 特定问题建模(六)多跳(Multi-Hop)通信链路仿真(第三部分)

发布时间:2024年01月22日


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3部分内容。在上一篇中,完成了船舶2—卫星2—卫星1链路的创建,并对每一跳链路进行分析,结果如下:
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本篇接着对后续步骤进行仿真。

二、星地收发机设计

接着对卫星1—船舶1的下行链路进行分析。复制卫星2的发射机(类型为Complex Re-transmitter Model)到卫星1指向船舶1的传感器下,设置天线类型为抛物线(parabolic),直径为4.6m。考虑到卫星2转发船舶2信号时进行了下变频,仿真中卫星1转发卫星2信号给船舶1时要进行上变频,因此将转移函数中索引为0的系数改为2.7e+010,即进行27GHz上变频。
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选中卫星1下收发机3D Attributes下的show volumn选项,查看天线生成情况:
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接着为船舶1添加接收机。复制卫星1的接收机至船舶1下,由此完成全部星地收发机的设计。更改创建的收发机名字,如下:
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三、多跳链路分析

接下来对完整的多跳链路进行分析。首先更改先前创建的链路(Chain)对象,按照链路顺序将对应的收发机添加至列表中。
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右键链路对象,选择Bent Pipe Comm Link,可以发现报告内容未发生改变(仅有前两跳链路分析结果),因此手动为报告增加第三条链路分析结果。

点击Styles下白框左上角的Properties编辑报告属性,在右侧Report Contents中可以看到目前报告有三行(Line1—Line3),选中Line2最后一个属性Link Information-BER2,点击New Line创建新链路的报告,并从左边Data Providers中展开Link Information,选中链路3(卫星1—船舶1)相关指标添加至右边,结果如下:

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对于链路(Chain)对象中的每一条连接,Link Information提供了多达73项指标,所添加的指标解释如下:

名字解释
Xmtr Power在天线输入端测量到的发射机射频功率输出
Xmtr Gain发射机的天线增益,取决于所选的天线类型。对于没有天线模型的发射机模型,该值由用户定义。对于单源发射机,由于单源发射机建模为各向同性辐射,因此为 0 dB。当使用多波束发射机并将波束选择设置为聚合有源波束时,Xmtr 增益元素表示有效(而非聚合)增益,它根据每个波束的发射功率来权衡其在链路方向上的贡献度
EIRP链路方向上的有效各向同性辐射功率。该值是发射机功率与链路方向发射机增益的乘积,其中包含用户定义的发射后增益和损耗
Prop Loss所有当前仿真场景启用的传播模型计算出的总传播损耗
Rcvd. Frequency接收频率,是接收机与发射机通信时的频率。该频率可自动跟踪或由用户在接收机属性中输入
Rcvd. Iso Power接收各向同性功率,是指接收器上的功率(单位为 dBW),在此之前,接收器的增益/损耗和接收器天线增益已经增加。它等于施加了所有信道损耗和带宽重叠的EIRP。
Flux Density发射机通过与信号传播方向垂直的单位面积的功率
g/TG/T = (Receiver Gain)/(System Temperature at the Receiver),接收天线增益 G 与系统总温度 T 比值
C/No载波与噪声密度比,等同于带宽(B=1)归一化后的 C/N
Bandwidth接收机带宽
Eb/No每比特能量与噪声比
BER比特误码率

注:Link Information中上述指标后缀的数字即为这些指标所代表的链路编号,如Xmtr Power 3代表第三条链路(即卫星1—船舶1)的发射功率。

更改后报告中可以查看多跳每一条链路的质量情况,因此下图中的报告包含4行,第4条为链路合并结果。
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仔细观察上图,发现第四行链路合并结果指标的后缀编号为2(即IBO2,OBO2…),因此该行为链路1+2的复合指标。如果想评估整个通信链路情况。重新编辑报告属性,选中Line 4,将原先指标删掉,更改为后缀为3的。(也就是说通过Link Informatio’n可以查看某几个链路复合结果)
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上述添加的指标中,Input BackOff(IBO)是衡量为获得所需的输出线性度和功率而必须降低输入功率的程度,Output BackOff (OBO)是指降低功率放大器的功率,以尽量减少调制载波产生的互调产物的影响。

此外,还可以在Report&Graph Manager中新建自定义图形,查看多条链路的具体情况,例如空间总链路载噪比与误码率
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三条链路每一条载噪比与误码率:
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三条链路多普勒频移(GHz):
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三条链路可见AER(方位角,高程角,距离)
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至此,多跳链路质量分析结束~

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文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_42695504/article/details/135758316
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