Ka频段卫星通信研究

Ka频段卫星通信扩展通信带宽,提高系统灵活性、可靠性、保密性,无论在现代军事还是民用通信上,都有广泛的应用前景。文章介绍Ka频段卫星通信的发展历史,技术特点以及应用前景,并对我国的Ka频段卫星通信作了一些探讨,提出一些观点。     

Ka频段卫星通信系统降雨衰减分析

简要介绍雨衰产生的机理,并以我国YD/T984-1998根据ITU-R制定的雨衰计算模型对降雨产生的信号衰减做了主要分析,根据我国六个典型地区的降雨数据和地理位置参数,计算了卫星轨道在92°E时的Ka频段降雨衰减。     

Ka频段自相关雨衰预测模型

针对目前雨衰预测模型在Ka频段雨衰估计中复杂度高、计算量大的问题,提出了一种结构相对简单、计算量较小的自相关雨衰预测模型.该模型首先利用前导雨衰数据之间的自相关性,采用平均误差功率最小的原则计算出模型的参数,然后结合前导数据迭代推算出Ka频段各个频率点的雨衰值.仿真结果表明,不同的前导数据量和预测间隔具有不同的预测精度,在前导数据量为20、预测间隔为0.05 GHz时,新模型的雨衰量预测误差在整个Ka频段均达到10-5dB以下.     

一种新的Ka频段雨衰预测模型

雨衰的预测与计算是Ka频段卫星通信中的关键问题之一。分析了Ka频段DAH雨衰预测模型,归纳了DAH模型的计算步骤。基于维纳预测思想,提出了一种结构相对简单、计算量较小、易于迭代的新雨衰预测模型,给出了具体算法与步骤。仿真结果表明,新模型在水平、垂直和圆极化方式下具有与DAH模型几乎一致的变化特性,在不同地区也具有一致的预测效果,当阶数为2和3时,新雨衰预测模型与DAH模型最大偏差分别不大于0.065 dB和 0.005 dB。证明提出的新模型有效、算法简单,易于工程化。     

Ka波段卫星通信上行链路功率控制算法

为了减少降雨衰减对Ka波段(30/20 GHz)卫星通信系统信号传输质量造成的影响,提出了一种改进的上行链路功率控制方法,即在控制方法中增加一个修正参数。该方法针对不同控制周期选取不同的修正参数,以提高上行链路降雨衰减的预测精度。仿真结果表明,该方法具有较好的补偿效果和精度。     

Ka波段多波束卫星通信降雨衰减功率优化法

降雨衰减是影响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。为了保证卫星通信链路的传输质量,根据我国的降雨统计数据,计算得到了Ka波段降雨衰减的等值分布图,并采用功率优化法对多波束天线系统的转发器功率进行优化分配,以补偿降雨衰减的影响。研究结果表明,该方法在减小降雨衰减对通信传输质量的影响方面具有较好的效果。     

Ka频段卫星通信WPDM传输系统的性能分析

分析了Ka频段卫星通信的信道特性与模型,对基于小波包分复用(wavelet packet division multiplex,WPDM)的Ka频段卫星传输系统进行了研究;并采用支撑长度低的小波函数来降低系统的高峰均功率比(peak to average vatio,PAPR)。仿真结果能和该系统的误码率分析结果很好地吻合,并通过与OFDM(orthogonal frequency division multiplex)系统仿真对比得到在误码率为10-3时可节约3 dB;且显示出支撑长度低的小波函数能有效降低系统峰均功率比,从而提高系统性能。     

Ku频段卫星链路降雨衰减特性分析

为了准确地掌握卫星链路的降雨衰减特性,设计实现了Ku频段卫星链路特性自动观测系统。通过对亚洲3S(1055°E)卫星的信标电平值进行3年连续观测,分析得到长春地区Ku频段降雨衰减及降雨衰减变化速率的分布特性,为更好地实现降雨衰减补偿提供理论依据。     

Ka频段宽带IDMA卫星传输系统的性能分析

为了解决当前Ka频段宽带卫星接入体制难以克服的技术瓶颈,将交织区分多址接入(IDMA)技术引入宽带卫星通信系统,充分利用IDMA接入方式在低复杂度和高频谱效率等方面的优势,以期在资源受限的卫星系统中获得更高的用户容量和服务质量。结合Ka频段卫星信道特点建立了宽带IDMA卫星系统仿真模型,阐述了其系统容量计算方法及推导了相关的表达式。仿真和分析表明,与传统CDMA方式相比,宽带卫星IDMA传输机制以较低的星上处理复杂度获得通信性能和用户容量的大幅提高,为下一代多业务、高容量、高速率的宽带卫星通信系统提供了一种有价值的参考方案。     

Ka频段LMS信道中Turbo-OFDM技术研究

提出了Ka频段LMS信道中的Turbo-OFDM技术,进行了Ka频段卫星通信信道特性分析及LMS信道模型研究,并在Chun Loo提出的Ka频段LMS信道模型的基础上建立了Turbo-OFDM系统模型,仿真结果表明该技术性能良好。     

Ku波段卫星通信雨衰分析及对抗措施

雨衰是影响Ku波段卫星通信系统传输质量及系统性能的主要因素之一。介绍了Ku波段卫星通信中雨衰产生的机理及其对信道的影响,并提出了有效减少雨衰对Ku波段卫星通信不利影响的措施。     

Ka波段移动卫星信道的综合模型及误码率分析

在分析Ka波段移动卫星信道的统计特性的基础上，建立了包括多径衰落、阴影遮蔽以及Ka波段所特有的雨衰影响的Ka波段移动卫星信道的综合模型，并进行了系统性能的实验仿真．同时通过理论计算，给出了该信道误码率的理论上限，并与仿真结果进行比较，证明了Ka波段移动卫星信道模型的合理性．该模型为分析系统的性能提供了一个有力的系统平台．     

雨衰条件下卫星信道容量的性能分析

雨衰是导致Ka频段(20／30GHz)卫星链路信号衰落的主要原因。目前，多数降雨补偿算法从功率和带宽应用的角度出发建立在固定衰落门限基础上，这会导致不能充分利用信道容量。以卫星信道通信容量的最佳利用为基础，对雨衰条件下Ka频段通信容量的性能进行了讨论，在分析的基础上，得出了一些有意义的结论。     

Ka频段卫星上行链路开环功率控制算法研究

在Ka频段卫星通信中，降雨引起的信号衰减会影响卫星业务质量，上行链路开环功率控制是最经济的抗雨衰技术之一。文中提出的一种实时信标晴空参考电平获取方法，克服了雨衰强度快速变化对其的影响，并对开环功率控制算法的关键部分——衰减估计的具体实现电路进行了详细研究。     

同步轨道邻星干扰分析

文中主要研究了邻星干扰对卫星通信系统的影响。建立了一个邻星干扰的系统模型,推导了通信链路的误码率性能与有用信号信噪比、干扰信号信噪比、链路夹角和系统中断率的关系。并利用ITU雨衰预测模型以及地球站所在地区的雨衰数据,分析了各因素对我国上空两颗邻星的影响。仿真结果得到了一些比较有参考价值的数据及结论,这些结论可以为卫星通信系统干扰协调提供参考。     

卫星通信中的一种改进LDPC译码算法

在采用LDPC编码的再生转发卫星通信中,取消星上编译码可降低转发器的负载,但地面接收终端的标准MP算法难以精确估计比特后验概率,从而影响LDPC译码器的性能。本文研究地面接收终端精确估计比特后验概率的算法。首先建立再生转发卫星通信模型,分析并给出比特后验概率估计问题产生的原因,然后采用概率论的方法进行理论推导,给出精确估计比特后验概率的算法。Matlab仿真结果表明,在上下行链路载噪比相等、误比特率为10-5时,改进算法可获得0.7 dB的增益。在星上无编译码的再生转发卫星通信中,改进算法可用来提高地面接收机的译码性能。