视距链路的雨衰减预报模式研究

基于ITU-R的视距链路雨衰减数据库中的数据,本文提出了一种新的视距链路雨衰减的预报模式,给出了一种新的路径调整因子与不同时间概率雨衰减转换公式.与其他几种预报模式的比较表明,新模式与实验结果有更好的一致性.     

基于雨胞分布的视距链路雨衰减预报模型

基于指数雨胞分布,推导得到路径调整因子,提出了一种新的视距链路雨衰减预报模型.利用ITU-R视距链路雨衰减数据库数据回归得到了预报模型中的参数.通过和ITU-R模型以及近几年发展的几种雨衰减模型比较表明,这一模型较其他模型具有更好的预测精度.     

基于灰色系统理论的雨衰减短期预报方法研究

雨衰减对10GHz以上频段的无线通信有很大的影响,在使用卫星通信系统时必须采取合理的策略以补偿降雨造成的衰减。为了给星地链路的自适应功率控制技术提供保障,首次将灰色系统理论应用在雨衰减短期预报中,分析给出了选择灰色系统模型和参数的原则。最后选取海口站Ka 频段地空链路的实测数据进行了验证,利用获得的雨衰减数据对未来间隔1s 和5s 的时刻进行预测,结果表明,基于灰色系统的雨衰减预测和实测数据吻合较好。     

雨衰减预测中的降雨率调整因子概念

利用ITU-R数据库地面视距链路和地空链路雨衰减数据,分析了传统雨衰减预报中所使用的基于柱状雨胞模型的雨衰减物理模型导出的路径调整因子与实测数据之间的矛盾.在此基础上,基于指数雨胞建立的雨衰减物理模型,通过理论分析导出了降雨率调整因子的概念.利用降雨率调整因子,可以解释实测数据的主要特征,表明:基于指数雨胞的雨衰减物理模型是合理的,利用降雨率调整因子的概念,可为发展新的地面视距链路和地空链路雨衰减预报模式和方法提供理论依据.     

基于进化神经网络的地空路径雨衰减模型

雨衰减对工作在高频的地空通信链路稳定性具有很大影响。本文在考虑多个参数对雨衰减非线性影响的基础上,建立了基于进化神经网络的雨衰模型,并与ITU－R模型进行了比较。结果表明,利用本文提出的模型进行高频电波的预测具有更好的精度,可降低平均误差0.64dB,并减小标准偏差0.79bD,为雨衰减预测提供了一种新的方法。     

FSS与5G系统在C波段的同频干扰分析

第五代移动通信(5G)是采用毫米波频段或低于6 GHz频段的高数据速率新技术。其中3 400～3 600 MHz频段是5G系统重要的候选频段之一。然而,在这个频段内,5G系统和卫星固定业务(FSS)之间的共存问题一直都具有挑战性。研究了5G系统对3 400～3 600 MHz频段FSS下行链路的同频干扰问题,结合具体的干扰场景、天线模型和路径损耗模型,采用蒙特卡罗算法评估5G干扰基站的分布,通过链路计算、功率控制和系统调度等操作进行干扰仿真分析。仿真结果表明,要满足FSS地球站的干扰门限标准,5G与FSS系统之间至少需要15～20 km的保护距离。其中,5G对FSS系统的干扰因素包括FSS地球站天线主轴与基站干扰信号方向间的夹角(离轴角)、5G基站的数目及发射功率。     

一种低轨卫星动态链路预算评估模型

针对低轨卫星透明转发通信系统,提出了一种动态链路预算评估模型,为透明转发卫星互联网设计提供参考。该模型给出了星地透明转发两跳链路信噪比（Signal-to-Noise Ratio,SNR）计算方法,在计算信号传播链路中自由空间路径损耗、阴影衰落、大气吸收、云雾衰减和降雨衰减的基础上,分析了我国大陆地区在全球典型低轨卫星星座覆盖下的两跳链路SNR,以及不同位置用户解调所需的信关站等效全向辐射功率要求。仿真结果表明,该方法考虑了馈电链路和用户链路的共同作用,能较好地评估卫星星座设计、用户地理位置对两跳链路SNR的影响。     

我刊论文成果形成国际标准

《电波科学学报》2006年第5期发表的"视距链路的雨衰减预报模式研究"一文中提出的地面视距雨衰减预报模式,已被国际电信联盟采纳,替代了国际标准ITU-R P.530-13建议中的地面视距雨衰减预报模式     

5G毫米波产业发展现状和应用场景分析

目前国内6GHz以下5G系统已经全面商用,行业目光开始转向5G毫米波系统。产业链在毫米波高频器件性能、波束赋形和波束管理算法、链路特性等方面均开展了深入研究。运营商也已经开始从系统应用角度考虑5G毫米波部署和应用问题。毫米波一般指波长为频率为30~300GHz的电磁波。在毫米波频段可以构建高达800MHz的超大带宽通信系统,通信速率高达10Gbit/s,可以满足ITU对5G通信系统的要求。毫米波已经成为3GPP 5G移动通信系统的必要组成部分。     

降水对Ku/Ka频段星地链路衰减特性的影响研究

近年来,Ku和Ka卫星在广播、通信和军事等领域应用数量越来越多,传统的Ku和Ka波段星地链路降水衰减预报模型基于经验关系和理想假设,考虑降水微物理特性不足,针对此问题,在实测降水粒子微物理特征的基础上定量分析了降水垂直分布、粒子形状、粒子取向、粒子相态等对Ku和Ka频段信号衰减的影响特性.结果表明,与考虑降水非均匀垂直分布的计算结果相比,ITU和SAM模型是基于降水分布均匀的假设,无法代表降水垂直分布不均匀时的衰减情况;降水粒子形状和取向对衰减的影响较小,在13GHz和32GHz频段,球形和非球形粒子衰减值的平均绝对偏差均在0.01dB以下,不同粒子取向时衰减系数的平均绝对偏差最大值为0.00098dB/km和0.0207dB/km;不同相态的降水引起的衰减差异较大,衰减值从大到小依次是湿雪、水和冰.研究结果可以为Ku和Ka波段星地链路传播特性评估及降雨反演新方法提供基本的理论支撑和数据参考.     

不同类型降水对毫米波传播特性的影响研究

为了提高复杂降水条件下毫米波传播衰减的评估精度,通过分析多个地区的降水谱特征,得出具有代表性的层状云降雨、积层混合云降雨、积雨云降雨以及干雪、湿雪的谱分布参数,然后结合降水粒子的形状、相态、介电模型,计算降水体目标在毫米波波段的散射特性.结果表明,降水强度不是唯一影响毫米波传播衰减的因素; 降水粒子相态、谱分布、入射波频率和温度等对毫米波传播特性均有不同程度的影响,其中谱分布和数密度是影响降雨对毫米波衰减的主要因素; 冰水构成比例是影响降雪对毫米波衰减的主要因素; 不同相态的降水,尤其是干雪、湿雪和雨对毫米波传播影响的差异较大; 而温度的影响较小.并建立了考虑谱分布和温度的降水衰减模型.     

激波管等离子体中太赫兹波传输特性仿真与实验研究

研究了太赫兹波在透射波窗口封闭的激波管中的等离子体中的传输特性,获得了传输衰减量随等离子体电子密度、碰撞频率、透波窗口材料以及电磁波频率的变化规律,并比较了相同条件下毫米波的传输特性.利用激波管为实验平台模拟产生高速飞行器等离子体,开展了太赫兹波在等离子体中传输特性实验.结果表明,太赫兹波在相同电子密度和碰撞频率的等离子体中衰减量比毫米波小得多;随着等离子体碰撞频率的增加,太赫兹波传输衰减量先增加后减小,透波窗口增加了太赫兹波的传输衰减;随着窗口材料的介电常数增加,太赫兹波反射率增加,太赫兹波传输衰减曲线出现周期性振荡,振荡周期约5 GHz;太赫兹波通信可能作为一种解决再入飞行器黑障问题的有效技术途径.     

The Ratio of Antenna Heights as a Parameter to Characterize Path Loss: A Millimeter Wave Desktop Propagation Study

This paper contains measured data for desktop propagation path loss at millimeter wave band. Different ratios between transmitting antenna height and receiving antenna height were studied based on a vector network analyzer system. Transmitting and receiving antenna were separated by distances ranging from 5 to 300 cm on a wooden desktop, and the antenna heights were varied from 5 to 25 cm. Average path loss data are coupled with the path loss exponents and the breakpoint locations of piecewise model to provide insight into large scale propagation characteristics of desktop millimeter wave communication systems. These measurement results may aid in the development of future short range wireless propagation in millimeter wave bands.     

Comparison of measured rain attenuation in the 10.982‐GHz band with predictions and sensitivity analysis

The campaign to collect rain attenuation data on terrestrial links had commenced in Malaysian tropical climates for almost two decades. The terrestrial data so far collected have been greatly utilized to derive useful statistics for various microwave applications, such as frequency scaling, rain rate conversion factor, 1‐min rain rate contour maps, wet antenna losses, and fade slope duration analysis. However, there is still severe scarcity of rain attenuation data on earth–space links in Malaysia. The results of the 2‐year measurement (January 2009–December 2010) of rain rates and rain‐induced attenuation in vertically polarized signals propagating at 10.982 GHz have been presented in this paper. The rain attenuation over the link path was measured at Islamic International University Malaysia and compared with ITU‐R P.618‐10 and Crane global models in this paper. The test results show that the two prediction models seem inadequate for predicting rain attenuation in the Ku‐band in Malaysia. Sensitivity analysis performed on measured data also reveals that the sensitivity variables depend on rain rate. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

Rain attenuation characteristics on 20 GHz band multirelay links

The performance of rain outage time on multirelay links that are necessary for circuit design of millimeter communication systems is examined. The analysis is based on about four years of rain attenuation data at 20 GHz band on 13 tandem links near Tokyo. Using these data, the path separation dependency of the joint probability and the path correlation coefficient due to rain are made clear. Also, the outage time probability and the thermal noise accumulation due to rain on multirelay links are evaluated on the basis of observed data. These results are applicable to the design of a millimeter wave multirelay transmission system.     

无线通信基站雨衰检测及补偿方法

本文提供了一种5G毫米波基站针对雨衰的补偿方法,可以在特定的场景下对无线信号进行一定程度的补偿,减少极端大雨天气对无线通信的影响。基于实时检测基站周边的雨量环境,结合基站当前的覆盖场景和参数配置,制定补偿策略,并最终通过IR接口、MAC调度等方式实现优化策略的实现。该方法主要应用于将来的5G毫米波基站。     

Effect of wet antenna attenuation on propagation data statistics

Wet antenna attenuation during rain events is examined through carrying out simulated rain experiments. These were conducted on the receiving antenna of the Vancouver ACTS terminal under conditions similar to those prevalent when the propagation data on the Vancouver ACTS path were collected. The findings from these experiments are used to estimate path attenuation data for that path by adjusting the collected data for wet antenna attenuation via two different models. Primary and secondary statistics of the path attenuation data derived from the models at the two ACTS frequencies, nominally 20 and 27 GHz, are computed and compared with those for the unadjusted, measured data. This was done for the four-year period of December 1993 to November 1997 and includes average and worst month cumulative distribution functions and fade-duration and fade-slope statistics. While the two models yield similar statistics, these differ significantly from those derived from the unadjusted data. The comparison of the two sets of statistics suggests that the use of those of the unadjusted data to represent path attenuation would grossly exaggerate the requirements for system design     

5G毫米波频段不同天线形式信道参数测量及对比分析

基于5G毫米波应用频段,开展了全向天线、喇叭天线以及阵列天线的信道测量与信道参数对比分析研究. 利用空间交替广义期望最大化(space-alternating generalized expectation-maximization, SAGE)算法提取了多径信道参数,包括多径时延、到达角、多径强度等,基于多径分量距离（multipath component distance, MCD）对多径分量进行了分簇结果的对比,对比分析了相同测量点处不同天线形式得到的信道参数差异. 结果表明,同场景下不同天线的信道参数测量结果会有较大差别,全向天线路损指数最小,阵列天线均方根(root-mean-square, RMS)时延扩展和RMS角度扩展均最小,喇叭天线可以得到较多的簇. 本文为5G毫米波频段信道建模提供了不同天线形式信道参数结果对比分析数据.     

水基附着介质罩对毫米波衰减的理论分析与实验研究

本文主要研究多种可能出现的天线罩水基附着介质对毫米波所产生的衰减.本文采用一个四层介质模型来模拟水附着在天线罩上的情况,根据Fresnel方程得到150 GHz和298 GHz电磁波衰减模型,通过测量纯水对毫米波所产生的衰减验证模型的正确性;再测量雨水、海水所产生的衰减,分析常见水基附着介质对毫米波所产生的衰减;最后测量不同盐度的海水对毫米波所产生的衰减,分析了海水盐度对衰减的影响.实验结果证明毫米波的衰减随着天线罩上附着水层厚度的增加呈现出较为规律性增长,而此衰减受中水中溶解物（微小颗粒和盐度）的影响较小.本文对毫米波雷达在雨天等复杂室外条件下的应用具有一定的指导作用.     

Rainfall propagation impairments for medium elevation angle satellite‐to‐earth 12 GHz in the tropics

Rain attenuation is the dominant propagation impairment for satellite communication systems operating at frequencies above about 10 GHz. The rainfall path attenuation at 12.255 GHz measured at Universiti Sains Malaysia (USM) for 4 years (2 January to 5 December) is presented. This paper presents an empirical analysis of rain rate and rain attenuation cumulative distribution functions obtained using 1‐min integrated rainfall data and comparison of the measured data with data obtained from well‐established rain model attenuation predictions. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.