多云天氣條件下的氣象衛(wèi)星復(fù)合信道仿真模型的建立方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了多云天氣條件下的氣象衛(wèi)星復(fù)合信道仿真模型的建立方法，包括（一）分析多云天氣條件下云層對氣象衛(wèi)星信號的陰影遮蔽效應(yīng)和多徑效應(yīng)的影響，理論分析并給出接收信號包絡(luò)概率密度分布函數(shù)和誤碼率上限函數(shù)；（二）根據(jù)步驟（一）分析的結(jié)果建立氣象衛(wèi)星復(fù)合信道仿真模型。本發(fā)明針對多云天氣條件下云層對氣象衛(wèi)星通信的復(fù)合效應(yīng)問題，研究氣象衛(wèi)星復(fù)合信道特性，并通過理論分析與建模仿真，可以定性地給氣象衛(wèi)星復(fù)合信道的靜態(tài)統(tǒng)計(jì)特性，證明了理論分析的正確性和有效性，為研究氣象衛(wèi)星通信系統(tǒng)的性能和優(yōu)化氣象衛(wèi)星通信體制提供了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。
【專利說明】多云天氣條件下的氣象衛(wèi)星復(fù)合信道仿真模型的建立方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣象衛(wèi)星通信領(lǐng)域，特別是涉及多云天氣條件下的氣象衛(wèi)星復(fù)合信道仿真模型的建立方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氣象衛(wèi)星通信環(huán)境主要是大氣層空間物理環(huán)境，存在著多種天氣現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為晴空少云、多云和陰雨天氣。氣象衛(wèi)星下行傳輸氣象信息時(shí)，會受到天氣現(xiàn)象的影響。晴空少云時(shí)天氣系統(tǒng)比較穩(wěn)定，氣象衛(wèi)星地面接收站接收的信號主要包含直射信號，信號包絡(luò)的概率密度服從Gauss分布[1]。陰雨天氣時(shí)，因云層厚、云量多，在地面接收站上空相當(dāng)大的范圍形成全陰影遮擋，若地面接收站接收信號沒有直射信號只包含多徑散射分量信號時(shí)，其包絡(luò)的概率密度服從Rayleigh分布[1]。多云天氣時(shí)天氣現(xiàn)象是比較復(fù)雜的，云在時(shí)間和空間分布上有極大的隨機(jī)性，其高度、厚度、組成種類以及太陽高度角、方位角變化過程也是一種隨機(jī)過程[2]。因此，多云天氣對氣象衛(wèi)星信號的影響也較為復(fù)雜。若僅考慮單效應(yīng)，地面接收站接收信號可能存在兩種情況:(I)接收信號含有直射信號以及一定強(qiáng)度的繞射、折射和散射形成的多徑信號(多徑效應(yīng)會造成信號的快衰落M)，信號包絡(luò)的概率密度服從Rice分布；(2)接收信號僅有被云層陰影遮蔽后衰落的直射信號(陰影效應(yīng)會造成信號的慢衰落M)，信號包絡(luò)的概率密度服從Lognormal分布[1]。若考慮以上兩種效應(yīng)同時(shí)存在時(shí)，氣象衛(wèi)星信道就是一種靜態(tài)的復(fù)合信道。如移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，復(fù)雜的地面環(huán)境會影響終端的接收信號質(zhì)量，其信道也可以根據(jù)不同的地面環(huán)境表現(xiàn)出一些不同類型的復(fù)合信道特性[4_8]。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明公開了多云天氣條件下的氣象衛(wèi)星復(fù)合信道仿真模型的建立方法，將云層對氣象衛(wèi)星信號的陰影遮蔽效應(yīng)和多徑效應(yīng)作為靜態(tài)的復(fù)合信道效應(yīng)進(jìn)行分析，給出了靜態(tài)信道復(fù)合效應(yīng)的概率密度函數(shù)和誤碼率上限函數(shù)，建立氣象衛(wèi)星復(fù)合信道仿真模型，通過計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的正確性和有效性。
[0004]本發(fā)明公開的多云天氣條件下的氣象衛(wèi)星復(fù)合信道仿真模型的建立方法，包括以下步驟:
[0005](一 )分析多云天氣條件下云層對氣象衛(wèi)星信號的陰影遮蔽效應(yīng)和多徑效應(yīng)的影響，理論分析并給出接收信號包絡(luò)概率密度分布函數(shù)和誤碼率上限函數(shù)；
[0006]( 二)根據(jù)步驟(一)分析的結(jié)果建立氣象衛(wèi)星復(fù)合信道仿真模型。
[0007]本發(fā)明公開的多云天氣條件下的氣象衛(wèi)星復(fù)合信道仿真模型的建立方法的一種改進(jìn)，所述的步驟(一)具體為:
[0008]氣象衛(wèi)星地面接收站接收信號包括經(jīng)云層陰影遮蔽后衰落的直射信號和經(jīng)云團(tuán)
反射、繞射、折射以及散射形成的一定強(qiáng)度的多徑信號，則接收信號可以表示為
[0009]
【權(quán)利要求】
1.多云天氣條件下的氣象衛(wèi)星復(fù)合信道仿真模型的建立方法，其特征在于，包括以下步驟: (一)分析多云天氣條件下云層對氣象衛(wèi)星信號的陰影遮蔽效應(yīng)和多徑效應(yīng)的影響，理論分析并給出接收信號包絡(luò)概率密度分布函數(shù)和誤碼率上限函數(shù)； (二)根據(jù)步驟(一)分析的結(jié)果建立氣象衛(wèi)星復(fù)合信道仿真模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多云天氣條件下的氣象衛(wèi)星復(fù)合信道仿真模型的建立方法，其特征在于，所述的步驟(一)具體為: 氣象衛(wèi)星地面接收站接收信號包括經(jīng)云層陰影遮蔽后衰落的直射信號和經(jīng)云團(tuán)反射、繞射、折射以及散射形成的一定強(qiáng)度的多徑信號，則接收信號可以表示為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多云天氣條件下的氣象衛(wèi)星復(fù)合信道仿真模型的建立方法，其特征在于，所述的步驟(二)的氣象衛(wèi)星復(fù)合信道仿真模型的建立包括如下步驟: a、將信源經(jīng)過QPSK調(diào)制后作為發(fā)射信號s(t- τ )，發(fā)射信號經(jīng)過云層后形成直射信號分量和多徑信號分量； b、發(fā)射信號經(jīng)過Lognormal信道形成陰影遮蔽的直射信號分量； C、發(fā)射信號經(jīng)過不同的路徑形成多徑信號分量，路徑的衰減系數(shù)為kieXp(j Θ J，其中i = I, 2…η，0〈1〈1且取值服從正態(tài)分布，0〈 Θ j<2 31且取值服從均勻分布； d、陰影遮蔽的直射信號分量、多徑信號分量和信道的加性高斯白噪聲相加混合形成接收端的接收信號Ht)； e、接收信號r(t)經(jīng)過QPSK解調(diào)形成信宿需要的信號源。
【文檔編號】H04B7/185GK103457678SQ201310056125
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年2月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月22日
【發(fā)明者】張秀再, 郭業(yè)才, 楊昌軍, 趙益波 申請人:南京信息工程大學(xué)