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Ka波段卫星通信雨衰与抗雨衰问题的研究

作　者: 刘涛
导　师: 原萍
学　校: 东北大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: Ka波段卫星通信 雨衰 自适应CDMA
分类号: TN927.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


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。

全文目录


中文摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 课题背景  9-11
    1.1.1 卫星通信概述  9
    1.1.2 面临的问题  9-10
    1.1.3 Ka波段卫星通信的特点  10-11
  1.2 课题的提出  11-14
    1.2.1 Ka波段关键技术及亟待解决的问题  12
    1.2.2 国内Ka波段雨衰研究现状  12-13
    1.2.3 论文所做主要工作  13-14
  1.3 论文组织结构  14-15
第2章 降雨衰减的原因及预测  15-23
  2.1 降雨的特性及对卫星信号的影响  15-18
    2.1.1 影响电波在大气中传播的因素  15-16
    2.1.2 降雨对卫星信号的影响  16-18
  2.2 Ka工作波段及其降雨衰减  18-19
  2.3 降雨衰减的预测  19-22
  2.4 本章小结  22-23
第3章 雨衰模型及东北地区雨衰的分析  23-39
  3.1 雨衰及其估算方法  23-26
    3.1.1 降雨强度与雨衰率  23-25
    3.1.2 降雨高度与穿越斜距  25
    3.1.3 距离减小因子计算  25-26
  3.2 ITU-R模型的改进  26-27
  3.3 降雨去极化效应及计算  27-28
  3.4 Ka波段相关数据的获得  28-30
  3.5 东北地区Ka波段卫星通信雨衰的计算  30-32
  3.6 东北地区Ka波段卫星通信雨衰的分析  32-38
    3.6.1 降雨强度对衰减的影响  32-33
    3.6.2 天线仰角对降雨衰减的影响  33-36
    3.6.3 频率对降雨衰减的影响  36-38
  3.7 本章小结  38-39
第4章 自适应CDMA补偿雨衰方法  39-53
  4.1 常用雨衰补偿方式  39-43
    4.1.1 分集技术补偿方式  39-40
    4.1.2 上行链路功率控制技术补偿方式  40-43
    4.1.3 信道建模技术补偿方式  43
  4.2 自适应技术补偿方式  43-45
  4.3 一种改进的自适应CDMA方案  45-48
  4.4 改进的自适应CDMA方案仿真分析  48-52
    4.4.1 码分多址  49-51
    4.4.2 结果分析  51-52
  4.5 本章小结  52-53
第5章 信道建模补偿雨衰方法  53-69
  5.1 Ka波段卫星通信信道的传输特性  53-54
  5.2 Ka波段卫星通信信道模型的建立  54-56
  5.3 Ka波段防雨衰信道仿真  56-64
    5.3.1 信道仿真模型的建立  56-60
    5.3.2 仿真结果与分析  60-64
  5.4 Ka波段卫星通信系统性能分析计算  64-68
    5.4.1 信号包络衰落对系统BER性能的影响  64
    5.4.2 信号相位衰落对系统BER性能的影响  64
    5.4.3 结果分析  64-68
  5.5 本章小结  68-69
第6章 结论  69-71
参考文献  71-75
致谢  75-77
附录  77-79

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 卫星通信和宇宙通信 > 卫星通信
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