卫星广播通信中的雨衰减研究及抗衰落策略

本文介绍了影响I0GHz以上频段卫星广播通信系统面临的主要电波传播问题,重点介绍了无线电气象、雨衰减统计预报、雨衰减动态特性等方面的研究进展.基于我国统计数据建立的电波环境数字地图是进行可靠电波传播效应预测的基础,新提出的雨衰减统计预报模式具有更高的预测精度,基于我国站点实测数据建立的衰落斜率预报模型更能符合我国区域的电波传播特性.文章对当前主要的抗衰落策略进行了介绍和对比.在高频段卫星广播通信系统中更合理的利用电波传播研究成果,采用合理的抗衰落策略,可以优化系统设计和资源配置、提高系统性能.     

5G毫米波短距离链路雨衰减特性分析

雨衰减严重影响第5代(the 5th Generation,5G)移动通信系统性能.在路径长度小于1 km的短距离链路情况下,现有雨衰减预测模型调整因子大于1,导致预测雨衰减随路径变短而增大,无法支撑毫米波短距离链路系统设计.通过分析国际电信联盟无线电通信部(Radiocommunication Sector of International Telecommunication Union,ITU-R)短距离链路雨衰减试验数据,发现湿天线衰减与路径雨衰减相当,得到毫米波短距离链路必须考虑湿天线衰减的结论.建立了湿天线衰减与降雨率的关系模型,分频段对模型参数进行了拟合,拟合结果与实测数据吻合得较好.提出了考虑湿天线衰减的短距离雨衰减建模新思路,可解决短距离雨衰减预测问题.研究结果有助于提高5G毫米波系统余量设计的可靠性.     

一种基于WRF模式的雨衰减短期预报方法初探

将气象中应用广泛的数值天气预报模式应用到雨衰减区域短期预报中,基于数值天气预报模式WRF获得未来一段时间降雨强度和雨顶高度的空间分布,结合系统参数如频率、极化角和仰角等,利用电波传播算法获得雨衰减的空间分布.利用实测降雨数据对预报结果进行验证,结果显示:预报雨衰减和实测雨衰减基本符合,特别是二者随时间的变化趋势非常一致.     

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。     

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.     

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.     

太赫兹波在烟尘气溶胶中的传播特性

随着太赫兹波技术的发展,对其在各种大气条件下的传播特性的研究是很有必要的。本文利 用扩散限制凝聚模型(DLA 方法)模拟了组成烟尘气溶胶的簇团粒子,并利用广义Mie 理论(GMM)方法 计算了不同基本粒子个数的单个簇团粒子对波长分别为30μm、35μm 和40μm 的太赫兹波的散射特性。 另外本文还利用蒙特卡罗方法模拟计算了浓度较大的烟尘气溶胶对太赫兹波的衰减特性并将结果与波 长为6.2μm 的红外波段的结果进行比较,结果显示,太赫兹波在烟尘气溶胶中传播的衰减要小的多, 这也说明太赫兹波更加适合在烟尘气溶胶中传播。     

0. 34THz大气传播测试系统设计

介绍了我国第一套太赫兹波大气传播测试系统的组成以及功能。该系统采用准光学结构使频率为0.34 THz 信号在相距150 m 的两个建筑物之间来回传播,记录不同传播条件下接收的信号强度。基于长期的观测数据获得0.34 THz 的大气及降雨衰减的统计传播特性,为使用0.34 THz 的通信和雷达等无线电系统的设计、运行提供基础数据。     

太赫兹波在烟尘气溶胶中的传播特性

随着太赫兹波技术的发展,对其在各种大气条件下的传播特性的研究是很有必要的。本文利用扩散限制凝聚模型(DLA方法)模拟了组成烟尘气溶胶的簇团粒子,并利用广义Mie理论(GMM)方法计算了不同基本粒子个数的单个簇团粒子对波长分别为30μm、35μm和40μm的太赫兹波的散射特性。另外本文还利用蒙特卡罗方法模拟计算了浓度较大的烟尘气溶胶对太赫兹波的衰减特性并将结果与波长为6.2μm的红外波段的结果进行比较,结果显示,太赫兹波在烟尘气溶胶中传播的衰减要小的多,这也说明太赫兹波更加适合在烟尘气溶胶中传播。     

14.1 GHz海上微波超视距传播衰落斜率特性研究

传输损耗衰落斜率特性的研究对于对流层微波超视距传播系统的抗衰落设计和评估有重要的意义.根据在我国黄渤海区域进行的一次14.1 GHz微波超视距传播试验,结合散射抛物方程,高级折射效应预报系统(Advanced Refractive Effects Predicition System,AREPS)以及当地的气象数据分析了其衰落损耗数据的可用性;重点研究了其衰落斜率特性,根据其衰落斜率特性分析了电磁波通过波导、超折射、对流层散射三种环境及其共同作用进行超视距传播时信号的稳定性.