雨衰值的卫星通信论文范文

1速率分集技术算法

速率分集技术的基本原理是根据信道的衰落情况调整信息传输速率，即在信道的衰落较小时可采用全速率传输，当受到降雨衰减等影响并超过一定门限时，则通过降低信息传输速率获得相应的信号功率增益，以保证信息的传输质量。该方法能有效提高系统的平均信息吞吐量，适用于功率受限的卫星通信系统。笔者根据信息速率与信噪比的关系得出信噪比，以控制并实现速率的调整。

2混合算法仿真及其仿真结果分析

混合算法首先基于雨衰模型得出功率补偿的极限阈值，然后根据该阈值将信道的雨衰补偿算法分为两部分:当雨衰值小于该阈值时，运用自适应功率控制算法进行雨衰值估计，再根据估计值相应地增大功率补偿衰减;当估计的雨衰值大于功率补偿极限值时，在功率调整到最大的同时，估计当前信道的信噪比，计算信噪比比值，再通过式(17)进行速率调整。由图2可知，年平均小于0．02%的时间其雨衰值超过34dB，这里设34dB为功率补偿的极限值。

为使可用率达到99．99%，则当雨衰超过34dB时，应适当降低信息速率。同时从图2中可以看出，雨衰超过44dB的时间百分比小于0．01%。由于缺乏Ka波段实测雨衰数据，因此，笔者应用不同频率衰减转换公式，由Ku波段雨衰数据转换成Ka频段的雨衰数据作为雨衰真实值［14，15］。图3显示了2013年5月27日在200min的观测时间内每10s取一个降雨衰减值的雨衰真实时间序列。从图3中可以看到，本次选取的属于雨衰非常大的降雨过程，在［108，145］min时间内衰减较大，最大衰减值可以达到44．67dB，其中雨衰超过34dB的时间占总时段的13．1%。图4为应用自适应功率控制算法所得到的补偿误差曲线。其中模型阶数p=5，已知数据数m=10，Δt=10s。在雨衰超过34dB的时段，功率控制已无法进行跟踪补偿，因此，补偿误差趋于劣化，甚至达到十几分贝。同时，在雨衰速率变化大时，误差也会增大。图5为信息速率随观测时间变化的曲线。

这里假设信道的(m，σ2)=(4．5，0．5)，信息速率为2．048Mbit/s，其中I^o的值可通过仿真自适应功率补偿后信道的误码率曲线得到，其值为18dB。从图5中看到，雨衰大时，速率频繁调整，最低速率为256kbit/s，可保证一般的数据通信需求。图6为采用混合算法后得到的跟踪补偿误差曲线，可以看出，该算法有效地减小了雨衰较大时的补偿误差，使其几乎全部在±1dB以内，最大补偿误差约为1．6dB。图7为信道的误码率仿真曲线。从图7中可以看到，降雨在无补偿的情况下，信道的误码率很大，但在功率控制补偿后，误码率明显减小。同时，图7还给出了运用混合补偿算法后的误码率曲线，相比较于只应用功率控制技术的方法，其误码率小很多，且在信噪比达到18dB时，误码率小于10－7。

3结语

基于一步线性前向预测原理，笔者提出了自适应功率控制的方法，利用低时段的雨衰数据预测出当前时刻Ka频段的雨衰值，再依据预测值适当增大发射功率。该预测值的误差较小，精度较高。仿真结果表明，该方法在雨衰小时补偿误差很小。在雨衰大时，结合运用速率分集技术，根据信噪比的变化，动态地调整信息速率，能有效减小补偿误差，保证系统可靠传输信息。

作者：于淼康健单位：吉林大学通信工程学院