Этот пример демонстрирует, как настроить ссылку спутниковой связи мультитранзитного участка между двумя наземными станциями. Первая наземная станция расположена в Индии (Наземная станция 1), и вторая наземная станция расположена в Австралии (Наземная станция 2). Ссылка направлена через два спутника (Спутник 1 и Спутник 2). Каждый спутник действует как регенеративный повторитель. Регенеративный повторитель принимает входящий сигнал, и затем демодулирует, повторно модулирует, усиливает и ретранслирует принятый сигнал. Времена в течение дня, в течение которого Наземная станция 1 может отправить данные в Наземную станцию 2, определяются.
Используйте satelliteScenario создать спутниковый сценарий. Используйте datetime задавать время начала и время остановки сценария. Установите шаг расчета на 60 секунд.
startTime = datetime(2020,8,19,20,55,0); % 19 August 2020 8:55 PM UTC stopTime = startTime + days(1); % 20 August 2020 8:55 PM UTC sampleTime = 60; % seconds sc = satelliteScenario(startTime,stopTime,sampleTime);
Используйте satelliteScenarioViewer запустить Спутниковое Средство просмотра Сценария.
satelliteScenarioViewer(sc);
Используйте satellite добавить Спутник 1 и Спутник 2 к сценарию путем указывания их Кеплеровских орбитальных элементов, соответствующих времени начала сценария.
semiMajorAxis = 10000000; % meters eccentricity = 0; inclination = 0; % degrees rightAscensionOfAscendingNode = 0; % degrees argumentOfPeriapsis = 0; % degrees trueAnomaly = 0; % degrees sat1 = satellite(sc, ... semiMajorAxis, ... eccentricity, ... inclination, ... rightAscensionOfAscendingNode, ... argumentOfPeriapsis, ... trueAnomaly, ... "Name","Satellite 1", ... "OrbitPropagator","two-body-keplerian");
semiMajorAxis = 10000000; % meters eccentricity = 0; inclination = 30; % degrees rightAscensionOfAscendingNode = 120; % degrees argumentOfPeriapsis = 0; % degrees trueAnomaly = 300; % degrees sat2 = satellite(sc, ... semiMajorAxis, ... eccentricity, ... inclination, ... rightAscensionOfAscendingNode, ... argumentOfPeriapsis, ... trueAnomaly, ... "Name","Satellite 2", ... "OrbitPropagator","two-body-keplerian");
Используйте gimbal добавить карданов подвес в спутники. Каждый спутник состоит из двух карданова подвеса на противоположных сторонах спутника. Один карданов подвес содержит антенну приемника, и другой карданов подвес содержит антенну передатчика. Монтирующееся местоположение задано в декартовых координатах в системе координат тела спутника, который задан , где , и крен, тангаж и оси рыскания соответственно, спутника. Монтирующееся местоположение карданова подвеса, который содержит приемник, метры и тот из карданова подвеса, который содержит передатчик, метры, как проиллюстрировано в схеме ниже.
gimbalSat1Tx = gimbal(sat1, ... "MountingLocation",[0;1;2]); % meters gimbalSat2Tx = gimbal(sat2, ... "MountingLocation",[0;1;2]); % meters gimbalSat1Rx = gimbal(sat1, ... "MountingLocation",[0;-1;2]); % meters gimbalSat2Rx = gimbal(sat2, ... "MountingLocation",[0;-1;2]); % meters
Каждый спутник состоит из приемника и передатчика, составляя регенеративный повторитель. Используйте receiver добавить приемник в карданов подвес gimbalSat1Rx и gimbalSat2Rx. Монтирующееся местоположение приемной антенны относительно карданова подвеса метры, как проиллюстрировано в схеме выше. Усиление приемника к шумовому температурному отношению является 3dB/K, и необходимый Eb/No составляет 4 дБ.
sat1Rx = receiver(gimbalSat1Rx, ... "MountingLocation",[0;0;1], ... % meters "GainToNoiseTemperatureRatio",3, ... % decibels/Kelvin "RequiredEbNo",4); % decibels sat2Rx = receiver(gimbalSat2Rx, ... "MountingLocation",[0;0;1], ... % meters "GainToNoiseTemperatureRatio",3, ... % decibels/Kelvin "RequiredEbNo",4); % decibels
Используйте gaussianAntenna установить диаметр тарелки антенн приемника на спутниках к 0,5 м. Гауссова антенна имеет диаграмму направленности, которая достигает максимума в ее опорном направлении и затуханиях, радиальных симметрично на основе Распределения Гаусса при отодвигании от опорного направления, как показано в схеме ниже. Пиковое усиление является функцией диаметра тарелки и апертурного КПД.
gaussianAntenna(sat1Rx, ... "DishDiameter",0.5); % meters gaussianAntenna(sat2Rx, ... "DishDiameter",0.5); % meters
Используйте transmitter добавить передатчик в карданов подвес gimbalSat1Tx и gimbalSat2Tx. Монтирующееся местоположение передающей антенны относительно карданова подвеса метры, где задайте систему координат тела карданова подвеса. Опорное направление антенны выравнивается с . Оба спутника передают со степенью 15 dBW. Передатчик встроенный Спутник 1 используется в перекрестной ссылке для отправки данных к Спутнику 2 на частоте 30 ГГц. Передатчик встроенный Спутник 2 используется в нисходящем канале к Наземной станции 2 на частоте 27 ГГц.
sat1Tx = transmitter(gimbalSat1Tx, ... "MountingLocation",[0;0;1], ... % meters "Frequency",30e9, ... % hertz "Power",15); % decibel watts sat2Tx = transmitter(gimbalSat2Tx, ... "MountingLocation",[0;0;1], ... % meters "Frequency",27e9, ... % hertz "Power",15); % decibel watts
Как приемник, передатчик также использует Гауссову антенну. Установите диаметр тарелки антенн передатчика спутников к 0,5 м.
gaussianAntenna(sat1Tx, ... "DishDiameter",0.5); % meters gaussianAntenna(sat2Tx, ... "DishDiameter",0.5); % meters
Используйте groundStation добавить наземные станции в Индии (Наземная станция 1) и Австралия (Наземная станция 2).
latitude = 12.9436963; % degrees longitude = 77.6906568; % degrees gs1 = groundStation(sc, ... latitude, ... longitude, ... "Name","Ground Station 1");
latitude = -33.7974039; % degrees longitude = 151.1768208; % degrees gs2 = groundStation(sc, ... latitude, ... longitude, ... "Name","Ground Station 2");
Используйте gimbal добавить карданов подвес в Наземную станцию 1 и Наземную станцию 2. Карданов подвес в Наземной станции 1 содержит передатчик, и карданов подвес в Наземной станции 2 содержит приемник. Карданов подвес расположен на 5 метров выше их соответствующих наземных станций, как проиллюстрировано в схеме ниже. Следовательно, их местоположения монтирования метры, где задайте связанную ось наземных станций. , и всегда указывайте Север, Восток и вниз соответственно. Поэтому компонент карданова подвеса составляет-5 метров так, чтобы они были размещены над землей станция а не ниже. Кроме того, по умолчанию, монтирующиеся углы карданова подвеса таковы что их оси тела выравниваются с родительским элементом (в этом случае, наземная станция) оси тела . В результате, когда карданов подвес не управляется, их ось указывает прямо вниз, и так делает антенну, присоединенную к нему с помощью углов монтирования значения по умолчанию также. Поэтому необходимо установить монтирующийся угол тангажа на 180 градусов, так, чтобы точки прямо, когда карданов подвес не управляется.
gimbalGs1 = gimbal(gs1, ... "MountingAngles",[0;180;0], ... % degrees "MountingLocation",[0;0;-5]); % meters gimbalGs2 = gimbal(gs2, ... "MountingAngles",[0;180;0], ... % degrees "MountingLocation",[0;0;-5]); % meters
Используйте transmitter добавить передатчик в карданов подвес в Наземной станции 1. Восходящий передатчик отправляет данные в Спутник 1 на частоте 30 ГГц и степени 30 dBW. Антенна передатчика смонтирована в метры относительно карданова подвеса.
gs1Tx = transmitter(gimbalGs1, ... "Name","Ground Station 1 Transmitter", ... "MountingLocation",[0;0;1], ... % meters "Frequency",30e9, ... % hertz "Power",30); % decibel watts
Используйте gaussianAntenna установить диаметр тарелки антенны передатчика к 2 м.
gaussianAntenna(gs1Tx, ... "DishDiameter",2); % meters
Используйте receiver добавить приемник в карданов подвес в Наземной станции 2, чтобы получить нисходящие данные из Спутника 2. Усиление приемника к шумовому температурному отношению является 3 dB/K, и необходимый Eb/No составляет 1 дБ. Монтирующееся местоположение антенны приемника метры относительно карданова подвеса.
gs2Rx = receiver(gimbalGs2, ... "Name","Ground Station 2 Receiver", ... "MountingLocation",[0;0;1], ... % meters "GainToNoiseTemperatureRatio",3, ... % decibels/Kelvin "RequiredEbNo",1); % decibels
Используйте gaussianAntenna установить диаметр тарелки антенны приемника к 2 м.
gaussianAntenna(gs2Rx, ... "DishDiameter",2); % meters
По качеству лучшей ссылки антенны должны постоянно указывать на свои соответствующие цели. Карданов подвес может управляться независимый от их родительских элементов (спутник или наземная станция), и сконфигурировал, чтобы отследить другие спутники и наземные станции. Используйте pointAt поставить цель отслеживания для карданова подвеса так, чтобы:
Антенна передатчика в Наземной станции 1 точка в Спутнике 1
Антенна приемника на борту Спутника 1 точка в Наземной станции 1
Антенна передатчика на борту Спутника 1 точка в Спутнике 2
Антенна приемника на борту Спутника 2 точки в Спутнике 1
Антенна передатчика на борту Спутника 2 точки в Наземной станции 2
Антенна приемника в Наземной станции 2 точки в Спутнике 2
pointAt(gimbalGs1,sat1); pointAt(gimbalSat1Rx,gs1); pointAt(gimbalSat1Tx,sat2); pointAt(gimbalSat2Rx,sat1); pointAt(gimbalSat2Tx,gs2); pointAt(gimbalGs2,sat2);
Когда цель для карданова подвеса поставлена, ось отследит цель. Поскольку антенна включена и его опорное направление выравнивается с , антенна также отследит желаемую цель.
Используйте link добавить анализ линий в передатчик в Наземной станции 1. Ссылка имеет регенеративный тип повторителя, который происходит в gs1Tx и концы в gs2Rx, и направлен через sat1Rx, sat1Tx, sat2Rx и sat2Tx.
lnk = link(gs1Tx,sat1Rx,sat1Tx,sat2Rx,sat2Tx,gs2Rx);
Спутниковое Средство просмотра Сценария автоматически обновляется, чтобы отобразить целый сценарий. Используйте средство просмотра в качестве визуального подтверждения, что сценарий был настроен правильно. Зеленые линии представляют ссылку и подтверждают, что ссылка закрывается.
Используйте linkIntervals метод, чтобы определить времена, когда ссылка закрывается. linkIntervals метод выводит таблицу запуска и времена остановки закрытий ссылки, которые представляют интервалы, во время которых Наземная станция 1 может отправить данные в Наземную станцию 2. Источник и цель является первыми и последними узлами в ссылке. Если один из Источника или Цели находится на спутнике, StartOrbit и EndOrbit обеспечивают количество орбиты источника или предназначаются для спутника, что они присоединяются непосредственно или через карданов подвес, запускающийся со времени начала сценария. Если и Источник и цель присоединен к спутнику, StartOrbit и EndOrbit обеспечивают количество орбиты спутника, к которому присоединяется Источник. И начиная с Источника и цели присоединены к наземным станциям, StartOrbit и EndOrbit является NaN.
linkIntervals(lnk)
ans=6×8 table
Source Target IntervalNumber StartTime EndTime Duration StartOrbit EndOrbit
______________________________ ___________________________ ______________ ____________________ ____________________ ________ __________ ________
"Ground Station 1 Transmitter" "Ground Station 2 Receiver" 1 19-Aug-2020 20:55:00 19-Aug-2020 21:20:00 1500 NaN NaN
"Ground Station 1 Transmitter" "Ground Station 2 Receiver" 2 19-Aug-2020 23:38:00 20-Aug-2020 00:21:00 2580 NaN NaN
"Ground Station 1 Transmitter" "Ground Station 2 Receiver" 3 20-Aug-2020 09:34:00 20-Aug-2020 09:50:00 960 NaN NaN
"Ground Station 1 Transmitter" "Ground Station 2 Receiver" 4 20-Aug-2020 12:26:00 20-Aug-2020 12:58:00 1920 NaN NaN
"Ground Station 1 Transmitter" "Ground Station 2 Receiver" 5 20-Aug-2020 15:25:00 20-Aug-2020 16:05:00 2400 NaN NaN
"Ground Station 1 Transmitter" "Ground Station 2 Receiver" 6 20-Aug-2020 18:28:00 20-Aug-2020 19:13:00 2700 NaN NaN
Используйте play визуализировать симуляцию сценария с ее времени начала ко времени остановки. Зеленые линии исчезают каждый раз, когда ссылка не может быть закрыта.
play(sc);
Поле ссылки в приемнике является различием между энергией на бит к отношению спектральной плотности мощности шума (Eb/No) в приемнике и его RequiredEbNo. Для успешного закрытия ссылки поле ссылки должно быть положительным во всех узлах приемника. Выше поле ссылки, лучше качество ссылки. Вычислить поле ссылки в итоговом узле, то есть, Наземная станция 2 Приемника, ebno использования получить историю Eb/No в Наземной станции 2 Приемника и вычесть его RequiredEbNo от этого количества, чтобы получить поле ссылки. Кроме того, используйте plot построить вычислить поле ссылки.
[e, time] = ebno(lnk); margin = e - gs2Rx.RequiredEbNo; plot(time,margin,"LineWidth",2); xlabel("Time"); ylabel("Link Margin (dB)"); grid on;
Разрывы в графике подразумевают, что связь была разорвана прежде, чем достигнуть итогового узла в ссылке, или угол обзора между итоговым узлом и узлом перед ним, то есть, Спутник 2, был поврежден. Во все другие времена поле ссылки положительно. Это подразумевает, что Спутник 2 степени Передатчика и Наземная станция 2 чувствительности Приемника всегда достаточен. Это также подразумевает, что поле положительно во всех других транзитных участках ссылки.
Увеличьте RequiredEbNo из приемника в Наземной станции 2 от 1 дБ до 10 дБ и повторно вычисляют интервалы ссылки. Увеличение RequiredEbNo по существу уменьшает чувствительность Наземной станции 2 Приемника. Это негативно влияет на результирующие времена закрытия ссылки. Количество закрытых отбрасываний интервалов ссылки от шесть до пять, и длительность закрытых интервалов ссылки короче.
gs2Rx.RequiredEbNo = 10; % decibels
linkIntervals(lnk)ans=5×8 table
Source Target IntervalNumber StartTime EndTime Duration StartOrbit EndOrbit
______________________________ ___________________________ ______________ ____________________ ____________________ ________ __________ ________
"Ground Station 1 Transmitter" "Ground Station 2 Receiver" 1 19-Aug-2020 20:55:00 19-Aug-2020 21:18:00 1380 NaN NaN
"Ground Station 1 Transmitter" "Ground Station 2 Receiver" 2 19-Aug-2020 23:43:00 20-Aug-2020 00:15:00 1920 NaN NaN
"Ground Station 1 Transmitter" "Ground Station 2 Receiver" 3 20-Aug-2020 12:30:00 20-Aug-2020 12:58:00 1680 NaN NaN
"Ground Station 1 Transmitter" "Ground Station 2 Receiver" 4 20-Aug-2020 15:29:00 20-Aug-2020 16:05:00 2160 NaN NaN
"Ground Station 1 Transmitter" "Ground Station 2 Receiver" 5 20-Aug-2020 18:32:00 20-Aug-2020 19:13:00 2460 NaN NaN
Кроме того, увеличение RequiredEbNo негативно влияет на поле ссылки. Чтобы наблюдать это, повторно вычислите и постройте новое поле ссылки и сравните его с предыдущим графиком. Поле ссылки уменьшало в целом, подразумевая, что качество ссылки понизилось в результате сокращения чувствительности приемника путем увеличения RequiredEbNo. В определенных экземплярах поле ссылки отрицательно, показывая, что существуют времена, когда ссылка действительно становится поврежденной в Наземной станции 2 Приемника, даже если это имеет угол обзора к Спутнику 2. Это подразумевает, что закрытие ссылки иногда ограничивается полем ссылки, в противоположность только углу обзора между смежными узлами.
[e, newTime] = ebno(lnk); newMargin = e - gs2Rx.RequiredEbNo; plot(newTime,newMargin,"r",time,margin,"b","LineWidth",2); xlabel("Time"); ylabel("Link Margin (dB)"); legend("New link margin","Old link margin","Location","north"); grid on;
Этот пример продемонстрировал, как настроить мультитранзитный участок регенеративная ссылка типа повторителя и как определить времена, когда ссылка закрывается. Времена закрытия ссылки под влиянием поля ссылки в каждом приемнике в ссылке. Поле ссылки является различием между энергией на бит к отношению спектральной плотности мощности шума (Eb/No) в приемнике и необходимым Eb/No. Eb/No в приемнике является функцией:
Орбита и указывающий режим спутников, содержащих передатчики и приемники
Положение наземных станций, содержащих передатчики и приемники
Положение, ориентация и указывающий режим карданова подвеса, содержащего передатчики и приемники
Положение и ориентация передатчиков и приемников относительно их родительских элементов
Технические требования передатчиков - степень, частота, битрейт и системная потеря
Технические требования приемников - получают к шумовому температурному отношению, требуемому Eb/No и системной потере
Технические требования антенн передатчика и приемника, таких как диаметр тарелки и апертурный КПД для Гауссовой антенны
Измените вышеупомянутые параметры и наблюдайте, что их удар на ссылку выполняет различные типы какой - если исследования.
satelliteScenario | satellite | access | groundStation | satelliteScenarioViewer | conicalSensor | transmitter | receiver