两个地面站之间的多跳卫星通信链路

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此示例演示如何在两个地面站之间建立多跳卫星通信链路。第一个地面站位于印度（地面站1），第二个地面站位于澳大利亚（地面站2）。链路通过两颗卫星（卫星1和卫星2）路由。每颗卫星都充当一个再生中继器。再生中继器接收输入信号，然后解调、再调制、放大和重传接收信号。确定地面站1向地面站2发送数据的一天时间。

创建卫星场景

使用卫星塞纳里奥号要创建卫星场景，请使用datetime定义场景的开始时间和停止时间。将采样时间设置为60秒。

开始时间= datetime(2020、8,19岁,20岁,55岁,0);%2020年8月19日UTC下午8:55stopTime = startTime + days(1);% 20 August 2020 8:55 PM UTC采样时间=60；%秒sc=卫星CENARIO（开始时间、停止时间、采样时间）；

发射卫星场景查看器

使用satelliteScenarioViewer发射卫星场景查看器

卫星天文观测器（sc）；

添加卫星

使用卫星将卫星1号和卫星2号添加到场景中，指定它们对应于场景开始时间的开普勒轨道元素。

semiMajorAxis = 10000000;%仪表偏心率=0；倾角=0；%度rightAscensionOfAscendingNode = 0;%度argumentOfPeriapsis = 0;%度真异常=0；%度sat1 =卫星(sc,...半主流，...怪癖,...倾向...rightAscensionOfAscendingNode,...argumentOfPeriapsis,...trueAnomaly,...“名称”，“卫星1号”，...“轨道传播器”，“双体开普勒人”）;

semiMajorAxis = 10000000;%仪表偏心率=0；倾角=30；%度rightAscensionOfAscendingNode = 120;%度argumentOfPeriapsis = 0;%度真异常=300；%度sat2=卫星（sc，...半主流，...怪癖,...倾向...rightAscensionOfAscendingNode,...argumentOfPeriapsis,...trueAnomaly,...“名称”，“卫星2”，...“轨道传播器”，“双体开普勒人”）;

向卫星添加Gimbals

使用常平架向卫星添加万向节。每颗卫星由卫星两侧的两个万向节组成。一个万向节固定接收器天线，另一个万向节固定发射器天线。安装位置在卫星机身框架的笛卡尔坐标中指定，由 $（ {x_{}^{ˆ}}_{年代} ， {y_{}^{ˆ}}_{年代} ， {z_{}^{ˆ}}_{年代} ）$ 哪里 ${x_{}^{ˆ}}_{年代}$ ， ${y_{}^{ˆ}}_{年代}$ 和 ${z_{}^{ˆ}}_{年代}$ 分别为卫星的横滚、俯仰和偏航轴。固定接收器的万向节的安装位置为 $- {y_{}^{ˆ}}_{年代} + 2 {z_{}^{ˆ}}_{年代}$ 仪表和固定变送器的万向节的仪表为 ${y_{}^{ˆ}}_{年代} + 2 {z_{}^{ˆ}}_{年代}$ 米，如下图所示。

万向节SAT1TX=万向节（sat1，...“MountingLocation”, (0, 1, 2));%仪表gimbalSat2Tx =万向节(sat2,...“MountingLocation”, (0, 1, 2));%仪表gimbalSat1Rx =万向节(sat1,...“MountingLocation”, (0, 1, 2));%仪表gimbalSat2Rx =万向节(sat2,...“MountingLocation”, (0, 1, 2));%仪表

将接收器和发射器添加到万向节上

每颗卫星由接收机和发射机组成，构成再生中继器。使用接受者向万向节添加接收器的步骤万向节卫星1RX和万向节卫星2RX．接收天线相对于平台的安装位置为 ${z_{}^{ˆ}}_{G}$ 如上图所示，接收机增益噪声温度比为3dB/K，所需Eb/No为4dB。

sat1Rx =接收机(gimbalSat1Rx时,...“MountingLocation”,[0;0;1],...%仪表“GainToNoiseTemperatureRatio”3....%分贝/开尔文“RequiredEbNo”4);%分贝sat2Rx =接收机(gimbalSat2Rx时,...“MountingLocation”,[0;0;1],...%仪表“GainToNoiseTemperatureRatio”3....%分贝/开尔文“RequiredEbNo”4);%分贝

使用gaussianAntenna将卫星上接收天线的碟形直径设置为0.5米。高斯天线的辐射模式在其轴视处达到峰值，并在远离轴视时基于高斯分布径向对称衰减，如下图所示。峰值增益是碟面直径和孔径效率的函数。

gaussianAntenna（sat1Rx，...“DishDiameter”, 0.5);%仪表gaussianAntenna（sat2Rx，...“DishDiameter”, 0.5);%仪表

使用发射机把发射机加到万向节上万向节和万向节卫星2TX．发射天线相对于平台的安装位置为 ${z_{}^{ˆ}}_{G}$ 米，在哪里 $（ {x_{}^{ˆ}}_{G} ， {y_{}^{ˆ}}_{G} ， {z_{}^{ˆ}}_{G} ）$ 定义万向节的主体框架。天线的轴线对齐 ${z_{}^{ˆ}}_{G}$ ．两颗卫星的发射功率均为15 dBW。卫星1上的发射机用于交联，以30千兆赫的频率向卫星2发送数据。卫星2上的发射机用于下行到地面站2的频率为27ghz。

sat1Tx =发射机(gimbalSat1Tx,...“MountingLocation”,[0;0;1],...%仪表“频率”，30e9，...%赫兹“权力”15);%分贝瓦sat2Tx =发射机(gimbalSat2Tx,...“MountingLocation”,[0;0;1],...%仪表“频率”、27日e9...%赫兹“权力”15);%分贝瓦

与接收器一样，发射器也使用高斯天线。将卫星发射器天线的碟形直径设置为0.5米。

gaussianAntenna (sat1Tx...“DishDiameter”, 0.5);%仪表高斯南天纳（sat2Tx，...“DishDiameter”, 0.5);%仪表

添加地面站

使用groundStation添加印度（地面站1）和澳大利亚（地面站2）的地面站。

纬度= 12.9436963;%度经度=77.6906568；%度gs1 = groundStation (sc,...纬度,...经度,...“名称”，“地面站1”）;

纬度=-33.7974039；%度经度= 151.1768208;%度gs2=地面站（sc，...纬度,...经度,...“名称”，“地面站2”）;

将万向节添加到每个地面站

使用常平架为地面站1和地面站2增加一个万向节。地面站1的万向节装有发射机，地面站2的万向节装有接收机。常平架位于各自地面站的5米以上，如下图所示。因此，它们的安装位置是 $- 5 {z_{}^{ˆ}}_{G 年代}$ 米，在哪里 $（ {x_{}^{ˆ}}_{G 年代} ， {y_{}^{ˆ}}_{G 年代} ， {z_{}^{ˆ}}_{G 年代} ）$ 定义地面站的体轴。 ${x_{}^{ˆ}}_{G 年代}$ ， ${y_{}^{ˆ}}_{G 年代}$ 和 ${z_{}^{ˆ}}_{G 年代}$ 总是分别指向北，东和下。因此, ${z_{}^{ˆ}}_{G 年代}$ 万向节的分量是-5米，所以他们被放置在地面站之上而不是下面。此外，在默认情况下，万向节的安装角度是这样的，他们的身体轴 $（ {x_{}^{ˆ}}_{G} ， {y_{}^{ˆ}}_{G} ， {z_{}^{ˆ}}_{G} ）$ 是否与母体(在本例中是地面站)体轴对齐 $（ {x_{}^{ˆ}}_{G 年代} ， {y_{}^{ˆ}}_{G 年代} ， {z_{}^{ˆ}}_{G 年代} ）$ ．因此，当万向环不受操控时，它们的 ${z_{}^{ˆ}}_{G}$ 轴指向垂直向下，所以天线连接到它使用默认安装角度以及。因此，必须将安装俯仰角设置为180度，以便 ${z_{}^{ˆ}}_{G}$ 当万向节没有操纵时，指向垂直向上。

万向节gs1=万向节（gs1，...“登山角”,[0;180;0],...%度“MountingLocation”,[0;0;-5]);%仪表万向节gs2=万向节（gs2，...“登山角”,[0;180;0],...%度“MountingLocation”,[0;0;-5]);%仪表

将发射机和接收机添加到地面站常平架

使用发射机将发射器添加到地面站1的万向节。上行链路发射机以30 GHz的频率和30 dBW的功率向卫星1发送数据。发射器天线安装在 ${z_{}^{ˆ}}_{G}$ 相对于万向节的仪表。

gs1Tx =发射机(gimbalGs1,...“名称”，“地面站1号发射机”，...“MountingLocation”,[0;0;1],...%仪表“频率”，30e9，...%赫兹“权力”, 30);%分贝瓦

使用gaussianAntenna将发射器天线的碟形直径设置为2 m。

gaussianAntenna (gs1Tx...“DishDiameter”2);%仪表

使用接受者将接收器添加到地面站2的万向节上，以接收来自卫星2的下行链路数据。接收器增益噪声温度比为3 dB/K，所需Eb/No为1 dB。接收器天线的安装位置为 ${z_{}^{ˆ}}_{G}$ 相对于万向节的仪表。

gs2Rx =接收机(gimbalGs2时,...“名称”，“地面站二号接收机”，...“MountingLocation”,[0;0;1],...%仪表“GainToNoiseTemperatureRatio”3....%分贝/开尔文“RequiredEbNo”1);%分贝

使用gaussianAntenna设置接收天线碟形直径为2米。

gaussianAntenna (gs2Rx...“DishDiameter”2);%仪表

设置框架的跟踪目标

为了获得最佳的链路质量，天线必须连续地指向各自的目标。万向节可以独立于它们的父母(卫星或地面站)操纵，并配置为跟踪其他卫星和地面站。使用pointAt为框架设置跟踪目标，以便:

地面站1的发射机天线指向1号卫星
卫星1上的接收器天线指向地面站1
卫星1上的发射机天线指向卫星2
卫星2上的接收器天线指向卫星1
卫星2上的发射机天线位于地面站2
地面站2的接收天线指向2号卫星

pointAt (sat1 gimbalGs1);pointAt (gimbalSat1Rx gs1);pointAt (sat2 gimbalSat1Tx);pointAt (sat1 gimbalSat2Rx);pointAt (gimbalSat2Tx gs2);pointAt (sat2 gimbalGs2);

当一个万向节的目标被设置时，它的 ${z_{}^{ˆ}}_{G}$ axis将跟踪目标。因为天线已打开 ${z_{}^{ˆ}}_{G}$ 它的镗孔与 ${z_{}^{ˆ}}_{G}$ ，天线也将跟踪所需目标。

添加链路分析和可视化场景

使用链接向地面站1的发射机添加链路分析。链路为再生中继器类型，起始于gs1Tx结束gs2Rx，并通过sat1Rx，sat1Tx，sat2Rx和sat2Tx．

lnk=链路（gs1Tx、sat1Rx、sat1Tx、sat2Rx、sat2Tx、gs2Rx）；

卫星场景查看器会自动更新以显示整个场景。使用查看器作为场景已正确设置的可视化确认。绿线表示链接，并确认链接已关闭。

确定链接关闭的时间并可视化链接闭包

使用linkIntervals方法来确定链接关闭的时间linkIntervals方法输出链路闭合的启动和停止时间表，表示地面站1向地面站2发送数据的时间间隔。Source和Target是链接中的第一个和最后一个节点。如果一个源或目标在卫星上，StartOrbit和EndOrbit提供它们直接或通过万向环连接的源或目标卫星的轨道计数，从场景开始时间开始。如果Source和Target都附加到卫星上，StartOrbit和EndOrbit提供源附加到的卫星的轨道计数。由于Source和Target都连接到地面站，StartOrbit和EndOrbit是NaN。

链路间隔（lnk）

ans=6×8表词源源源源源源源目标词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词词“地面站1发射机”“地面站2接收机”2020年8月19日20:55:00 2020年8月19日21:20:00南南1500“地面站1发射机”“地面站2接收机”219-Aug-2020 23:38:00 20-Aug-2020 00:21:00 2580 NaN NaN“地面站1发射机”“地面站2接收机”320-Aug-2020 09:34:00 20-Aug-2020 09:50:00 960 NaN NaN“地面站1发射机”“地面站2接收机”4200-Aug-2020 12:26:00 20-Aug-2020 12:58:00 1920 NaN”“地面站1发射机”“地面站2接收机”5 20-Aug-2020 15:25:00 20-Aug-2020 16:05:00 2400 NaN NaN“地面站1发射机”“地面站2接收机”6 20-Aug-2020 18:28:00 20-Aug-2020 19:13:00 2700 NaN NaN NaN NaN

使用玩将场景模拟从开始时间到停止时间可视化。当链接无法关闭时，绿线将消失。

玩(sc);

地面站2的地块连接边界

接收机的链路裕度是接收机的每比特能量与噪声功率谱密度比(Eb/No)之间的差值要求。要成功关闭链路，所有接收器节点的链路裕度必须为正值。链路裕度越高，链路质量越好。要计算最终节点（即地面站2接收器）的链路裕度，请使用埃布诺获取地面站2接收器的Eb/No历史记录，并减去其要求从这个量得到链接保证金。此外,使用情节要绘制链接，请计算链接边距。

[e, time] = ebno(lnk); / /时间margin = e - gs2Rx.RequiredEbNo;情节(时间、保证金“线宽”，2）；xlabel(“时间”); 伊拉贝尔(“链接边距（dB）”)；网格在；

图中的间隙表示链路在到达链路中的最终节点之前中断，或者最终节点与之前的节点（即卫星2）之间的视线中断。在所有其他时间，链路裕度均为正值。这意味着卫星2发射机功率和地面站2接收机灵敏度始终足够这还意味着在链接的所有其他跃点上，边距都是正的。

修改所需Eb/No并观察对链路间隔的影响

增加了要求将地面站2处接收器的频率从1 dB降至10 dB，并重新计算链路间隔。增加要求本质上降低了地面站2接收机的灵敏度。这对最终的链接关闭时间有负面影响。闭合连接间隔的数目由6个减少到5个，闭合连接间隔的持续时间变短。

gs2Rx。RequiredEbNo = 10;%分贝链路间隔（lnk）

ans=5×8表源目标IntervalNumber开始时间EndTime时间StartOrbit EndOrbit  ______________________________ ___________________________ ______________ ____________________ ____________________ ________ __________ ________ " 地面站1发射机”“地面站2接收机“1 8月19 - - 2020 20:55:00 19 - 1380年8月- 2020年21:18:00南南”20-Aug-2020 12:30:00 20-Aug-2020 12:58:00 1680南南"地面站1发射器" "地面站2接收器" 4 20-Aug-2020 15:29:00 20-Aug-2020 16:05:00 2160南南"地20-Aug-2020 18:32:00 20-Aug-2020 19:13:00 2460南南

此外，增加要求对链路裕度产生负面影响。为此，请重新计算并绘制新的链路裕度，并将其与以前的绘图进行比较。链路裕度总体上已降低，这意味着由于接收器的灵敏度降低，链路质量已下降，原因是接收器的灵敏度增加要求。在某些情况下，链路裕度为负值，表示即使链路与卫星2有视线，也会在地面站2接收器处发生链路中断。这意味着链路闭合有时受到链路裕度的限制，而不仅仅是相邻节点之间的视线。

[e, newTime] = ebno(lnk); / /指定时间newMargin = e - gs2Rx.RequiredEbNo;情节(newMargin新时期,“r”、时间、保证金、“b”，“线宽”，2）；xlabel(“时间”); 伊拉贝尔(“链接边距（dB）”)；传奇(“新链接边距”，“旧链接边距”，“位置”，“北方”)；网格在；