Ka波段卫星通信雨衰与抗雨衰问题的研究

论文摘要

卫星通信系统以其独特的优势,已成为未来通信系统不可缺少的重要组成部分。利用Ka波段（30/20GHz）或更高频段构成卫星通信系统是未来的发展趋势,但Ka波段面临的雨衰是比较严重的,雨衰是影响Ka波段卫星通信系统传输质量及系统性能的主要因素之一。研究雨衰问题,找出雨衰原因并进行预测,对抗雨衰研究是至关重要的一步。随着频率的增高,降雨能引起卫星信号功率衰减、增加系统噪声温度,降低信号的交叉极化鉴别率。对降雨引起雨衰的预测计算,在均匀降雨条件下是十分简单的。然而,由于降雨的非均匀性使精确计算雨衰大大复杂化。得到精确计算的雨衰预测模型很难,目前常用最佳模型是ITU-R模型。利用此模型,根据我国东北地区13个典型站点的降雨数据和地理位置参数,在Matlab环境下,对轨道位置分别为62°E、92°E、122°E的通信卫星在Ka波段（30/20GHz）的雨衰进行计算和仿真,得出东北地区的降雨衰减的数据,进行进一步的分析,得出我国东北地区Ka波段卫星通信系统降雨衰减的特征。保证Ka卫星通信链路的传输质量,必须采用相应的抗雨衰对策。雨衰的对抗措施,目前有分集技术,上行功率控制技术,自适应技术等几种典型的方法。论文提出了一种对抗降雨衰减的自适应CDMA方案。最后针对雨衰主要作用于无线信道的情况,讨论了Ka波段卫星通信信道的电波传播特性。然后针对Ka波段卫星通信信道的特性,从信道角度研究了雨衰补偿方法。仿真结果表明,论文提出的两种解决雨衰方法可行。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 卫星通信概述
• 1.1.2 面临的问题
• 1.1.3 Ka波段卫星通信的特点
• 1.2 课题的提出
• 1.2.1 Ka波段关键技术及亟待解决的问题
• 1.2.2 国内Ka波段雨衰研究现状
• 1.2.3 论文所做主要工作
• 1.3 论文组织结构
• 第2章 降雨衰减的原因及预测
• 2.1 降雨的特性及对卫星信号的影响
• 2.1.1 影响电波在大气中传播的因素
• 2.1.2 降雨对卫星信号的影响
• 2.2 Ka工作波段及其降雨衰减
• 2.3 降雨衰减的预测
• 2.4 本章小结
• 第3章 雨衰模型及东北地区雨衰的分析
• 3.1 雨衰及其估算方法
• 3.1.1 降雨强度与雨衰率
• 3.1.2 降雨高度与穿越斜距
• 3.1.3 距离减小因子计算
• 3.2 ITU-R模型的改进
• 3.3 降雨去极化效应及计算
• 3.4 Ka波段相关数据的获得
• 3.5 东北地区Ka波段卫星通信雨衰的计算
• 3.6 东北地区Ka波段卫星通信雨衰的分析
• 3.6.1 降雨强度对衰减的影响
• 3.6.2 天线仰角对降雨衰减的影响
• 3.6.3 频率对降雨衰减的影响
• 3.7 本章小结
• 第4章 自适应CDMA补偿雨衰方法
• 4.1 常用雨衰补偿方式
• 4.1.1 分集技术补偿方式
• 4.1.2 上行链路功率控制技术补偿方式
• 4.1.3 信道建模技术补偿方式
• 4.2 自适应技术补偿方式
• 4.3 一种改进的自适应CDMA方案
• 4.4 改进的自适应CDMA方案仿真分析
• 4.4.1 码分多址
• 4.4.2 结果分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 信道建模补偿雨衰方法
• 5.1 Ka波段卫星通信信道的传输特性
• 5.2 Ka波段卫星通信信道模型的建立
• 5.3 Ka波段防雨衰信道仿真
• 5.3.1 信道仿真模型的建立
• 5.3.2 仿真结果与分析
• 5.4 Ka波段卫星通信系统性能分析计算
• 5.4.1 信号包络衰落对系统BER性能的影响
• 5.4.2 信号相位衰落对系统BER性能的影响
• 5.4.3 结果分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录