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.     

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.     

广州地区1—400GHz降雨传播特性的计算

本文利用广州地区滴尺寸分布模型计算了１－４００ＧＨｚ线极化波雨 致特征衰减和相移，并利用计算的雨衰减和相移值回是了其与降雨率之间的指数关系。     

地空雨衰减预报新模式比较

地空雨衰减预报模式一直是10GHz以上频段地空传播特性研究的重点,2003年中国和英国分别向ITU-R提交了两种地空雨衰减预报改进模式.本文介绍了其改进之处,并按ITU-R的要求,对这两种新模式进行了比较,比较结果表明中国模式具有更好的预测精度.     

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.     

我国西部高原山区降雨高度模型

降雨高度是地－空路径雨衰减预测中最重要的参数之一。本文简要叙述了降雨情况下0℃等温层高度和温度剖面的分布特性，详细介绍了雨高模型，该模型是根据中国西部山区降雨期间高空测量数据得到的。最后将该模型和CCIR雨高模型作了比较。     

我国典型地区事件需求型雨衰序列的研究

在卫星通信中,随着采用信号的频段越来越高,降雨造成的影响也越来越严重,需要采用自适应衰落削减技术来对抗降雨造成的衰减。衰落削减技术的设计和优化需要在传播信道中降雨衰减特性的基础上进行,针对计算机模拟降雨衰减时间序列进行研究,提出了面向事件需求型模型并进行了仿真验证,最后对我国其他典型地区的雨衰序列进行了仿真。研究结果表明,该雨衰序列合成模型符合实验测试结果。     

Ka频段卫星信道的衰减特性

在Ka及以上高频段卫星通信系统中,其链路信号的衰减很严重,主要是大气、降雨、闪烁对卫星信道的影响。本文主要研究了雨衰和对流层闪烁产生衰减的机理与特性,提出雨衰采用DAH模型,闪烁采用Van de Kamp模型。然后根据实测气象数据,计算我国各参考站点的雨衰和闪烁值。为抗衰减对策的提出提供理论依据,为工程设计提供具体的参考数据。     

一种地面视距链路雨衰减预测模式

基于指数雨胞雨衰减物理模型得到的降雨率调整因子概念,通过对ITUR雨衰减数据库实验数据的分析,提出了一种降雨率调整因子公式,并利用ITUR雨衰减数据库数据回归得到了降雨率调整因子公式的参数,建立了一种利用全概率降雨分布的地面视距链路雨衰减预测模式通过与其它模式的比较表明：该模式预测精度优于其它利用全概率降雨的雨衰减预测模式,预测精度与利用概率转换的ITUR模式相当,且预测过程更加简便。     

基于BP网络的卫星通信雨衰预测模型

电磁波的降雨衰减对卫星通信链路具有很大的影响。在分析基于BP算法的多层前馈网络具有逼近任意连续非线性函数的能力和降雨率与降雨衰减的非线性关系的基础上,提出并建立了基于BP神经网络的卫星通信降雨衰减预测模型,根据某地区的实测数据进行训练和预测,并与ITU-R模型进行了对比。结果显示神经网络模型具有较小的误差,为降雨衰减预测提供了一种更加准确有效的方法。     

PREDICTION OF ORBITAL DIVERSITY PERFORMANCE IN SATELLITE COMMUNICATION SYSTEMS AFFECTED BY RAIN ATTENUATION

We have extended the two-layer rain model to predict the gain of any orbital diversity system, defined as the difference between the attenuation (dB) in a single link and the attenuation (dB) in the diversity link, both exceeded with the same long-term probability. Besides the obvious geographical data of the site, the geometry of the system and the frequency and polarization of the electromagnetic waves, the only physical input is a meteorological quantity, i.e. the probability distribution of rain rate. We have tested the model against experimental data in the 12 GHz and 20 GHz bands, collected at two sites in Italy. The agreement between measured and predicted gain is satisfactory up to attenuation values for which a significant sample size is ensured. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

基于Turbo码的自适应Ka频段抗雨衰控制

为了减小雨衰对Ka频段的影响,通过分析Ka频段雨衰和信号频率的关系以及Turbo码在不同天气下的性能,提出了一种自适应的抗雨衰控制方法,并建立了相应的系统模型。根据不同的天气状况自适应地提高码重和控制信号频率,提高了系统在中高信噪比时的抗雨衰能力。仿真结果表明,当误码率为10-4～10-5时,其性能可提高3 dB左右。     

地空路径统计雨衰减建模的几个问题

地空路径雨衰减统计特性是卫星通信等地空无线电系统设计和运行评估的关键参数.针对地空路径统计雨衰减的建模研究, 分析了影响模型准确度的几个关键因素, 它们包括雨滴谱分布、雨顶高度、降雨率在水平和垂直路径的不均匀性等.同时比较分析了现有主要模型计算的路径调整因子随仰角的变化、与频率的关系等, 讨论了现有模型的局限性和可能的改进途径.通过上述对比研究, 提出了地空路径雨衰减统计建模向确定性模型方向发展的观点.     

雨衰减预测中的降雨率调整因子概念

利用ITUR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.     

Ka 波段卫星通信雨衰问题的研究

介绍了影响雨衰的要素以及常用的雨衰预测模型---IT U-R模型,通过IT U-R雨衰预测模型,以扬州地区为例计算了雨衰大小,并通过M atlab进行仿真,分析了海拔高度、卫星纬度以及信号频率对卫星通信系统的降雨衰减特性的影响。     

Modified rain attenuation model for tropical regions for Ku‐Band signals

Attenuation measurement on Ku‐ band satellite signal in a tropical site, Fiji is presented. Rain‐attenuation prediction by ITU‐R and the Crane Global models showed noticeable deviation to the measured values. Unlike the monotonic decrease predicted by these models, exceedance of rain‐rate and attenuation in Fiji and other tropical regions showed the presence of breakpoints. For Suva, the breakpoint in rain‐rate and attenuation were at 58 mm/h and 9.4 dB with exceedances of 0.009 and 0.018%, respectively. Modifications to the ITU‐R model are proposed in this paper, for adopting it in the tropics. These modifications are based on the properties that in the tropics (i) the accumulation time factor at the breakpoints is an invariant (ii) for elevation angles <60° and at high rain rates multiple rain cells intersect the slant path. The attenuation exceedance is predicted by two expressions similar to the ITU‐R model, one for rain‐rates lower than the breakpoint rain‐rate and the other above it. The modified prediction model show remarkable agreement with the measured Ku‐band attenuation in seven tropical sites. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

海上云层和降水对船载高频段卫星通信的影响

介绍了海洋云层和降水的特点以及云层和降水对电波吸收的影响;描述了海洋层状雨和对流雨的降雨空间结构状态以及对高频段卫星通信雨衰的影响;分析了高频段卫星通信雨衰原因,指出了电磁波吸收、热噪声和去极化是影响高频段雨衰的重要方面,并针对海上工作环境特点提出了上行功率控制、频率分集、速率分集、自适应调制等抗雨衰方法.     

雨滴谱模型对雨衰减计算的适用性分析

雨滴谱分布模型是影响红外激光在雨中传输性能的一个重要因素。尽管现有的雨滴谱模型很多,但并未形成统一的结论,具体应用中模型的选择没有依据,使得计算中模型的选择具有一定的盲目性。针对此问题,论文从Mie散射理论出发,采用理论分析与仿真分析相结合的方法,讨论了几种雨滴的谱分布特性,比较了几种典型雨滴谱模型下的光传输衰减特性,分析了雨滴尺寸分布在计算大气衰减时的差异。并通过与实测雨衰减数据进行比较,最终得到了L-P模型对大雨条件下的衰减计算较为准确,Joss模型对小雨条件下的衰减计算较为准确的结论。论文的结论对于无线光通信等应用领域中模型的合理选择具有一定的指导意义。     

地空路径太赫兹波雨天衰减特性分析

雨滴的散射和吸收作用会严重增加地空链路上太赫兹波的传输损耗,降低无线通信的性能。为实现太赫兹波在地空链路上的传输应用,必须对太赫兹波在降雨环境中的传输特性进行深入研究。本文对原有的雨衰模型进行了修正,基于Mie理论,分析了降雨率的变化对地空链路上太赫兹波传输的影响,并与原有模型的计算结果进行了对比。结果表明：在整个太赫兹频段,雨衰减损耗会随降雨率的增加而增大,随频率的增加先增大后减小,且高频太赫兹波段相对0.1～1 THz频段范围的雨衰损耗更小;同时,当频率超过1 THz时,大气窗口越靠近10 THz,损耗越小,在降雨天气环境进行无线通信传输时将更具有通信优势,且频率越低,天顶角越大,模型修正前后的差异性更加明显。