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MathWorks India，第二个地面站位于MathWorks Australia。链路通过两颗卫星（MathWorks Sat 1和MathWorks Sat 2）路由。每颗卫星充当再生中继器。再生中继器接收传入信号，然后解调、重新调制、放大和重新传输接收到的信号。确定MathWorks India一天中向MathWorks Australia发送数据的时间。

创建卫星场景

使用satelliteScenario创建一个卫星场景。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);% 19八月2020下午8:55 UTCstopTime = startTime + days(1);% 20 August 2020 8:55 PM UTC采样时间=60；%秒sc = satelliteScenario(开始时间、stopTime sampleTime);

发射卫星场景查看器

使用satelliteScenarioViewer发射卫星场景查看器

satelliteScenarioViewer (sc);

添加卫星

使用卫星通过指定对应于场景开始时间的开普勒轨道元素，将MathWorks Sat 1和MathWorks Sat 2卫星添加到场景中。

semiMajorAxis = 10000000;%仪表离心率= 0;倾向= 0;%度rightAscensionOfAscendingNode = 0;%度p=0；%度trueAnomaly = 0;%度mwSat1=卫星（sc，...半主流，...怪癖,...倾向...rightAscensionOfAscendingNode,...argumentOfPeriapsis,...trueAnomaly,...“名称”，“MathWorks Sat 1”，...“OrbitPropagator”，“双体开普勒人”）;

semiMajorAxis = 10000000;%仪表离心率= 0;倾向= 30;%度rightAscensionOfAscendingNode = 120;%度p=0；%度真异常=300；%度mwSat2 =卫星(sc,...半主流，...怪癖,...倾向...rightAscensionOfAscendingNode,...argumentOfPeriapsis,...trueAnomaly,...“名称”，“MathWorks坐2”，...“OrbitPropagator”，“双体开普勒人”）;

向卫星添加Gimbals

使用常平架给卫星加万向节。每个卫星由卫星两侧的两个万向节组成。一个万向节固定接收天线，另一个万向节固定发射机天线。安装位置在卫星体坐标系中的笛卡尔坐标中指定，该坐标定义为 $（ {x_{}^{ˆ}}_{年代} ， {y_{}^{ˆ}}_{年代} ， {z_{}^{ˆ}}_{年代} ）$ 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 $- {y_{}^{ˆ}}_{年代} + 2 {z_{}^{ˆ}}_{年代}$ 装有发射机的万向节的尺寸为 ${y_{}^{ˆ}}_{年代} + 2 {z_{}^{ˆ}}_{年代}$ 米，如下图所示。

gimbalMWSat1Tx =万向节(mwSat1,...“MountingLocation”, (0, 1, 2));%仪表万向节MWSAT2TX=万向节（mwSat2，...“MountingLocation”, (0, 1, 2));%仪表gimbalMWSat1Rx =万向节(mwSat1,...“MountingLocation”, (0, 1, 2));%仪表gimbalMWSat2Rx =万向节(mwSat2,...“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MWSAT1RX和万向节MWSAT2RX．接收天线相对于平台的安装位置为 ${z_{}^{ˆ}}_{G}$ 如上图所示。接收机的增益噪声温度比为3dB/K，所需的Eb/No为4db。

mwSat1Rx =接收机(gimbalMWSat1Rx时,...“MountingLocation”,[0;0;1],...%仪表“GainToNoiseTemperatureRatio”3,...%分贝/开尔文“RequiredEbNo”4);%分贝mwSat2Rx=接收器（万向节mwSat2Rx，...“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 (mwSat1Rx...“DishDiameter”, 0.5);%仪表gaussianAntenna (mwSat2Rx...“DishDiameter”, 0.5);%仪表

使用发射机把发射机加到万向节上万向节MWSAT1TX和万向节MWSAT2TX．发射天线相对于平台的安装位置为 ${z_{}^{ˆ}}_{G}$ 米, $（ {x_{}^{ˆ}}_{G} ， {y_{}^{ˆ}}_{G} ， {z_{}^{ˆ}}_{G} ）$ 定义万向节的主体框架。天线的视轴与天线对齐 ${z_{}^{ˆ}}_{G}$ ．两颗卫星的发射功率均为15 dBW。MathWorks Sat 1上的发射机用于交联，以30 GHz的频率向MathWorks Sat 2发送数据。MathWorks Sat 2上的发射机用于下行至MathWorks Australia的频率为27ghz。

mwSat1Tx =发射机(gimbalMWSat1Tx,...“MountingLocation”,[0;0;1],...%仪表“频率”, 30 e9,...%赫兹“权力”15);%分贝瓦mwSat2Tx =发射机(gimbalMWSat2Tx,...“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 (mwSat1Tx...“DishDiameter”, 0.5);%仪表gaussianAntenna (mwSat2Tx...“DishDiameter”, 0.5);%仪表

添加地面站

使用groundStation在MathWorks印度和MathWorks澳大利亚增加地面站。

纬度= 12.9436963;%度经度=77.6906568；%度mwIndia=地面站（sc，...纬度,...经度,...“名称”，“MathWorks印度”）;

纬度=-33.7974039；%度经度= 151.1768208;%度MW澳大利亚=地面站（sc，...纬度,...经度,...“名称”，“MathWorks澳大利亚”）;

向每个地面站添加万向节

使用常平架向MathWorks印度和MathWorks澳大利亚添加一个万向节。MathWorks印度的万向节装有一个发射器，MathWorks澳大利亚的万向节装有一个接收器。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, $（ {x_{}^{ˆ}}_{G 年代} ， {y_{}^{ˆ}}_{G 年代} ， {z_{}^{ˆ}}_{G 年代} ）$ 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。

gimbalMWIndia =万向节(mwIndia,...“登山角”,[0;180;0],...%度“MountingLocation”,[0;0;-5]);%仪表万向节MW澳大利亚=万向节（MW澳大利亚，...“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

使用发射机在印度MathWorks的万向节上添加一个发射机。上行发射机以30ghz频率和30dbw功率向MathWorks Sat 1发送数据。发射机天线安装在 ${z_{}^{ˆ}}_{G}$ 相对于万向节的仪表。

mwIndiaTx =发射机(gimbalMWIndia,...“名称”，“MathWorks印度发射机”，...“MountingLocation”,[0;0;1],...%仪表“频率”, 30 e9,...%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 (mwIndiaTx...“DishDiameter”2);%仪表

使用接受者在MathWorks澳大利亚地面站向万向节添加接收器，以接收MathWorks Sat 2的下行链路数据。接收机增益噪声温度比为3 dB/K，所需Eb/No为1 dB。接收器天线的安装位置如下所示 ${z_{}^{ˆ}}_{G}$ 相对于万向节的仪表。

mwAustraliaRx =接收机(gimbalMWAustralia时,...“名称”，“澳大利亚MathWorks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（澳大利亚），...“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:

印度MathWorks的发射机天线指向MathWorks Sat 1
MathWorks上的接收器天线在MathWorks印度分部得到1分
MathWorks Sat 1上的发射机天线指向MathWorks Sat 2
MathWorks Sat 2上的接收器天线在MathWorks Sat 1上得分
MathWorks上的发射机天线在MathWorks澳大利亚获得2分
澳大利亚MathWorks的接收天线指向MathWorks Sat 2

pointAt (gimbalMWIndia mwSat1);pointAt (gimbalMWSat1Rx mwIndia);pointAt (gimbalMWSat1Tx mwSat2);pointAt (gimbalMWSat2Rx mwSat1);pointAt (gimbalMWSat2Tx mwAustralia);pointAt (gimbalMWAustralia mwSat2);

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 ${z_{}^{ˆ}}_{G}$ ，天线也将跟踪所需的目标。

添加链路分析和可视化场景

使用链接在MathWorks India向发射机添加链路分析。链路为再生中继器类型，起源于mwIndiaTx结束mwAustraliaRx，并通过mwSat1Rx，mwSat1Tx，mwSat2Rx和mwSat2Tx．

lnk =链接(mwIndiaTx mwSat1Rx、mwSat1Tx mwSat2Rx, mwSat2Tx, mwAustraliaRx);

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开始和停止时间表，表示MathWorks India向MathWorks Australia发送数据的时间间隔。源和目标是链路中的第一个和最后一个节点。如果源或目标之一在卫星上，StartOrbit和EndOrbit提供源或目标卫星的轨道计数te从场景开始时间开始，它们直接或通过万向节连接。如果源和目标都连接到卫星，则StartOrbit和EndOrbit提供源连接到的卫星的轨道计数。由于源和目标都连接到地面站，StartOrbit和EndOrbit为NaN。

linkIntervals (lnk)

ans=6×8表源目标IntervalNumber开始时间EndTime时间StartOrbit EndOrbit  _____________________________ ______________________________ ______________ ____________________ ____________________ ________ __________ ________ " MathWorks印度发射机MathWorks澳大利亚接收机”2020 20:55:00 19日- 8月19日- 1500年8月- 2020年21:20:00南南"MathWorks印度发射器" "MathWorks澳大利亚接收器" 2 19-Aug-2020 23:38:00 20-Aug-2020 00:21:00 2580 NaN "MathWorks印度发射器" "MathWorks澳大利亚接收器" 3 20-Aug-2020 09:34:00 20-Aug-2020 09:50:00 960 NaN "MathWorks印度发射器" "MathWorks澳大利亚接收器" 4 20-Aug-2020 12:26:00 20-Aug-2020 12:58:00 1920 NaN20-Aug-2020 15:25:00 20-Aug-2020 16:05:00 2400 NaN "MathWorks India Transmitter" "MathWorks Australia Receiver" 6 20-Aug-2020 18:28:00 20-Aug-2020 19:13:00 2700

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);

澳大利亚MathWorks的地块连接边距

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．为了成功的链路闭合，所有接收节点的链路裕度必须为正。链接裕度越高，链接质量越好。若要计算最终节点(即MathWorks Australia Receiver)的链接裕度，请使用埃布诺在MathWorks Australia Receiver中得到Eb/No history，然后减去它要求从这个量得到链接保证金。此外,使用情节绘制计算链接裕度。

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

图中的空白意味着在到达该链接中的最后一个节点之前，或者最终节点与之前节点(即MathWorks Sat 2)之间的视线已经断开。在其他任何时候，链接保证金都是正面的。这意味着MathWorks Sat 2发射机功率和MathWorks澳大利亚接收机灵敏度总是足够的。它还意味着该链接的所有其他跳距都是正的。

修改所需Eb/No，观察对链路间隔的影响

增加了要求从1db到10db，重新计算链路间隔。增加要求本质上降低了MathWorks Australia Receiver的灵敏度。这将对最终的链接关闭时间和链接裕度产生负面影响。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。通过重新计算和绘制连杆裕度，对连杆裕度与连杆裕度进行了比较。当所需的EbNo设置为10 dB时，当相邻节点之间有视线时，链路闭合有时会受到链路边界的限制。

mwAustraliaRx.requiredbno=10；%分贝linkIntervals (lnk)

ans=5×8表源目标IntervalNumber开始时间EndTime时间StartOrbit EndOrbit  _____________________________ ______________________________ ______________ ____________________ ____________________ ________ __________ ________ " MathWorks印度发射机MathWorks澳大利亚接收机”2020 20:55:00 19日- 8月19日- 1380年8月- 2020年21:18:00南南"MathWorks印度发射器" "MathWorks澳大利亚接收器" 2 19-Aug-2020 23:43:00 20-Aug-2020 00:15:00 1920 NaN "MathWorks印度发射器" "MathWorks澳大利亚接收器" 3 20-Aug-2020 12:30:00 20-Aug-2020 12:58:00 1680 NaN "MathWorks印度发射器" "MathWorks澳大利亚接收器" 4 20-Aug-2020 15:29:00 20-Aug-2020 16:05:00 2160 NaN20-Aug-2020 18:32:00 20-Aug-2020 19:13:00 2460

另外，重新计算和绘制新的链接裕度，并将其与之前的图进行比较。一般来说，链路裕度降低，这意味着由于接收机灵敏度降低，链路质量下降。在某些情况下，链接边距为负，这表明有时在MathWorks Australia Receiver上的链接确实会断开，即使它的视线指向MathWorks Sat 2。

[e，newTime]=ebno（lnk）；newMargin=e-mwAustraliaRx.requiredbno；plot（newTime，newMargin，“r”、时间、保证金、“b”，“线宽”2);包含(“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；