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Ka波段卫星通信雨衰与抗雨衰问题的研究

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目录

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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 雨哀及其估算方法

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

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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。

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