卫星移动通信中的高动态信道模型
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分布式双极化卫星移动MIMO信道模型郭庆;张硕;杨明川;李明;唐文彦【摘要】For the study of distributed dual⁃polarized MIMO land mobile satellite ( MIMO⁃LMS ) system, a statistical model for the channels is proposed after the analysis of the channel characteristics. The second order statistics are calculated and channel capacity of different type of MIMO⁃LMS system is estimated. Considering the Doppler spread in the small scale fading and selecting the proper form of MIMO model, the channel model can keep the statistic characteristics as well as the correlation of the sub⁃channels unchanged. The simulation result shows that the channel capacity can be increased by applying MIMO to LMS communication and enhances with the increasing number of the antennas.%为更好研究分布式双极化卫星移动MIMO通信系统,在对其信道特性进行分析的基础上,建立了信道模型,计算该信道模型的二阶统计量并估算系统信道容量。
模型保证子信道之间的相关性与信道的统计特性不变,并考虑多普勒频谱扩展对小尺度衰落的影响。
卫星通信中星载信道估计与改进技术星载信道估计与改进技术在卫星通信中具有重要意义。
卫星通信作为一种重要的通信方式,已经广泛应用于军事、民用等领域。
卫星通信的可靠性和稳定性直接影响着通信的质量和效果。
因此,如何准确地估计星载信道,提高通信质量,成为了卫星通信中亟待解决的问题。
首先,我们需要了解星载信道的定义和特点。
星载信道是指信号在卫星与地面站之间的传输路径,包括信号插入相位、信道滤波、多径影响等因素。
由于地球的自转和多普勒频移等原因,星载信道具有时变性、频率选择性和多路径传播的特点,给信号的传输带来了一定的困难。
在卫星通信中,准确估计星载信道的关键在于信道特性的描述和信号参数的估计。
信道特性描述主要包括星载信道插入相位和星载信道增益等参数。
插入相位是指信号进入星载信道时所受到的相位突变,该相位突变会引起信号的相位偏移。
星载信道增益是指信道对信号功率的衰减。
在通信过程中,插入相位和星载信道增益的准确估计对信号的接收和解调具有重要影响。
为了准确估计星载信道,研究人员提出了多种改进技术。
其中一种常用的方法是采用自适应滤波器来提取星载信道的特征。
自适应滤波器根据接收信号的特性和待估计的参数,调整滤波器的参数,以减小星载信道对信号的影响。
这种方法可以显著提高信号的接收质量,减小误码率。
另一种常用的改进技术是基于机器学习算法的星载信道估计方法。
机器学习算法通过对大量数据的学习和训练,可以自动识别信道的特征和模式,从而准确估计星载信道的参数。
这种方法无需建立复杂的数学模型,能够更好地适应各种信道环境的变化。
此外,研究人员还通过引入码字结构和调制技术的改进,提高了星载信道的估计性能。
码字结构可以提高信号的冗余度和容灾能力,增加系统的抗干扰能力和误码率性能。
调制技术可以调整信号的频谱特性,减小星载信道对信号的失真和衰减,提高信号的传输质量。
在卫星通信中,星载信道估计与改进技术的应用还面临一些挑战。
首先是星载信道的时变性和频率选择性,这导致信道参数随时间和频率的变化而变化,需要实时的估计和调整。
第1章绪论1.1课题研究目的和意义及国内外研究现状1.1.1课题研究的目的和意义本课题所研究的内容是对卫星移动通信系统中的多普勒效应进行分析,如果卫星与卫星之间或者卫星与移动用户终端之间或者卫星与地面基站之间存在相对运动,那么接收端所接收到的到的发射端载频会产生一定的频移,由于卫星与基站之间的相对运动所引起的附加频移被称为多普勒频移。
采用相关解调的数字通信受多普勒频移的影响相对较大。
如果相对运行速度较小,多普勒频移较小,此影响可以忽略不计。
如果存在着很大的相对径向运动,会产生较大的多普勒频移,这种情况就必须考虑多普勒效应对移动通信系统的影响,而且由于目前的移动通信网络中所使用的频段正在慢慢加大,频率的提高(即波长的减小)也会使多普勒频移增大,这些原因导致多普勒频移成为影响移动卫星通信系统的一个关键因素。
在卫星移动通信系统中,如果接收端接所接收到的频率与波源所产生的的实际频率之间发生了较大的多普勒频移,会使得接收端没有办法进行正确的解调,而使通信系统的效率下降。
为了解决通信系统被多普勒频移所影响这一问题,就需对多普勒效应的特点和变化的规律进行深入的研究,进而得出相应的解决方法。
1.2国内外研究现状1.2.1卫星移动通信的多普勒效应国内外的研究现状(1)国外研究现状文献[1]直接运用了几何分析法对通信卫星和地面移动终端的相对移动速度进行了计算,从而得出多普勒的频移值和变化率,这种方法被国内外对多普勒效应的研究所引用,但是这个文献中所给出的多普勒公式并不适用于所有的椭圆轨道,也没有体现多普勒频移的大小与卫星的参数之间的关系。
文献[2]首先研究的是用户仰角、卫星的轨迹与卫星到地面基站之间距离的时变关系,然后计算出可视时间段内不同用户仰角下的多普勒频移的大小,这种方法非常直接的展示了在可视时间段内的多普勒“S”型变化曲线,但是这种方法需要以最大用户仰角作为参数,并不能得出卫星运行一段时间内的多普勒辩护率。
卫星通信关键技术研究卫星通信关键技术研究小组成员:冉文,李鹏翔,杨亚飞小组分工:冉文(学号:15085208210015):程序审查,论文校订李鹏翔(学号:15085208210008):收集资料,编辑文献,结果分析杨亚飞(学号:15085208210023):仿真程序设计专业:电子与通信工程引言卫星通信系统具有覆盖范围广、受地理环境因素影响小等特点,从而使得卫星通信成为当前通信领域中迅速发展的研宄方向和现代信息交换强有力的手段之一。
目前,下一代卫星通信网络正朝着更高速率、更大带宽的方向发展,其与地面通信网络联合组成全球无缝覆盖的信息交换网络。
随着空间通信技术的飞速发展和业务需求的急速增长,有限的无线资源与多媒体业务不断提高的QoS要求之间的矛盾曰益尖锐,使得设计可以支持高速、高质量多媒体传输的资源管理策略成为当前空间通信领域关注的重点。
同时,卫星组网技术直接关系到卫星网络能否实现全球覆盖以及卫星网络的可扩展性问题,是卫星通信系统研宂中的关键问题。
相应的,路由协议、链路切换等都要针对卫星网络的特点重新设计,以星上路由交换为核心的新型卫星通信系统是空间通信领域的另一个研究重点。
卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波,在两个或多个地球站之间进行的通信。
它是微波通信和航天技术基础上发展起来的一门新兴的无线通信技术,所使用的无线电波频率为微波频段(300MHz~300GHz,即波段lm~1min)。
这种利用人造地球卫星在地球站之间进行通信的通信系统,则称为卫星通信系统,而把用于现实通信目的的人造卫星称为通信卫星,其作用相当于离地面很高的中继站,因此,可以认为卫星通信是地面微波中继通信的继承和发展,是微波接力通向太空的延伸。
卫星通信是空间通信的一种形式,它主要包括卫星固定通信、卫星移动通信和卫星直接广播三大领域。
由于卫星通信具有覆盖面大、频带宽、容量大、适用于多种业务、性能稳定可靠、机动灵活、不受地理条件限制、成本与通信距离无关等优点。
无人机测控与通信系统信道传输特性研究陈远友(中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081)摘要无人机测控与通信地空视距链路一般工作在低仰角移动通信模式,信号传输受地面复杂环境影响造成多径效应、多普勒效应和阴影效应等导致接收信号的衰落,其衰落特性不能用单一的概率分布函数来描述。
针对该链路的具体特性,采用状态数为3 的高动态M ark ov信道模型描述其传播特性并进行了仿真分析,仿真结果表明,信道传输特性必须考虑多径、阴影和多普勒的综合影响,简化的信道模型可能对那些在复杂环境获得的试验数据的分析带来不利影响。
关键词无人机;信道特性;多径效应;阴影效应;M ark ov中图分类号TN911. 22 文献标识码 A 文章编号1003 - 3106( 2014) 03 - 0015 - 03Rese a r c h o n C hann el C ha r a c t e r is t ics of UAV TT&C andC o mm un ic at io n Sys t e mC HEN Yuan-yo u(Th e54t hRe se ar c h In st i t u te o f C E T C,Sh i j i a z huang H eb e i 050081,Ch i na)A b s t r a c t The g r o und-air LO S da talink of UAV TT&C and c o mmunicati o n s y stem o perates g enerall y a t l ow ele v ati o n,and the im- pacts of c o mple x g r o und en v ir o nment o n si g nal transmissi o n must be c o n sidered,such as multipath e ff ects,D o ppler e ff ects,shad ow e ff ects,etc〃w hich re sult in recei v ed si g nal f adin g〃 The f adin g can’t a l w a y s be succinctl y summari z ed in simple anal y tic fo rmulas〃 A sta- tistic al m o del w ith thre e-sta te M ark ov chain fo r the UAV LO S channel is presented〃 The simulati o n re sults sh ow that the shad ow e ff ec ts must be c o nsidered t og e ther w ith o ther f act o r s〃K ey wo r d s UAV; channel characteristics; multipath e ff ects; shad ow e ff ects;M ark ov0 引言在现有的无人机系统中,地空视距链路承担着测控与通信系统的重要作用,为了延伸作用距离,视距链路大多在远距离低仰角情况下进行移动通信,受到多种因素的影响[1],电波传播环境十分复杂。
带宽几何信道模型引言:在通信领域中,带宽几何信道模型是一种用于描述信号传输过程中信道特性的数学模型。
它通过考虑信号的传输路径以及信道中的传输媒介对信号的影响,可以更准确地描述信号的传输效果。
本文将介绍带宽几何信道模型的基本概念、特点以及应用领域。
一、带宽几何信道模型的基本概念带宽几何信道模型是一种将通信信道抽象为几何结构的模型。
在该模型中,信道被看作是一个具有一定几何形状的空间,信号在该空间中的传输过程可以用几何图形来描述。
这种模型的基本思想是将信号的传输路径与信道的特性相结合,从而更好地模拟实际通信中的信号传输过程。
二、带宽几何信道模型的特点1. 几何描述:带宽几何信道模型通过几何图形来描述信道的传输特性,使人们更直观地理解信号在信道中的传输过程。
2. 多样性:带宽几何信道模型可以适应不同类型的信道,包括有线和无线信道。
它可以模拟不同信道中的噪声、干扰以及衰落等特性。
3. 灵活性:带宽几何信道模型可以根据实际情况进行调整和修改,以适应不同场景下的信号传输需求。
4. 通用性:带宽几何信道模型可以应用于各种通信系统,包括移动通信、无线传感器网络、卫星通信等领域。
三、带宽几何信道模型的应用领域1. 无线通信系统:在无线通信系统中,带宽几何信道模型可以用于研究信号在空间中的传输特性,从而优化信号的传输效果。
2. 移动通信:带宽几何信道模型可以用于模拟移动通信中的多径效应,以及信号在移动环境中的衰落和干扰情况,从而提高通信质量和可靠性。
3. 无线传感器网络:在无线传感器网络中,带宽几何信道模型可以用于研究信号在网络中的传输特性,优化数据传输的能量消耗和网络覆盖范围。
4. 卫星通信:带宽几何信道模型可以用于研究卫星通信中的信号传输特性,优化卫星通信系统的设计和调试。
结论:带宽几何信道模型是一种用于描述信号传输过程中信道特性的数学模型。
它通过将信道抽象为几何结构,并考虑信号的传输路径,可以更准确地描述信号的传输效果。