移动卫星通信的信道模型和传输特性分析.pdf

《移动卫星通信的信道模型和传输特性分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、2003年7月重庆大学学报JuI.2003第26卷第7期JOurnaIOfChOnggingUniversityVOI.26NO.7文章编号：1000-582X（2003）07-0037-05移动卫星通信的信道模型和传输特性分析邱晶，余平，杨士中（重庆大学通信工程学院，重庆400044）摘要：研究了移动卫星信道的统计特性，给出了非频率选择性信道条件下描述移动卫星信道的有遮蔽莱斯衰落模型，用实验和修正的方法给出了模型参数。在此模型基础上分析了相干PSK调制方式下窄带系统和宽带扩频系统的误码性能，计算了数值曲线。结果表明移动卫星信道中存在的多径和阴影现象使系统

2、的误码性能恶化，而采用宽带扩频调制则可极大改善系统的性能。此外，推导了相干PSK方式下由于接收信号相位的抖动所引起的不可消减的误码率下限。关键词：移动卫星信道；衰落信道模型；扩频中图分类号：TN921.23文献标识码：A随着卫星通信的发展，静止轨道卫星GEO（GeO-接收信号包络可以看成是两个独立随机过程之statiOnaryEarthOrbit）通信系统时延长、衰减大以及轨积r=RS，R是莱斯过程，S为对数正态过程。这两种道资源紧张等缺点日益突出，而小卫星组成的中、低轨模型都认为接收信号中LOS信号占主要分量，且LOS移动卫星（MEO、LEOMedium

3、EarthOrbit、LOwEarth信号都受到阴影的影响。其不同之处在于是否认为阴［1-2］Orbit）通信系统则具有很多独特的优点：LEO的影作用于多径信号。考虑到卫星通信主要依靠LOS轨道高度仅为GEO的1/20~1/80，所以其路径损耗信号工作而多径分量不占主导地位，笔者采用部分阴通常比GEO低数十分贝，所发射功率是GEO的1/200影模型对信道进行建模。~1/2000，传播时延仅为GEO的1/75，这非常有利于LOS分量传播的两种极限情况是［3］：在电波传输实现手持终端小型化以及满足实时通信要求，因此小方向上没有障碍物或电波完全被阻挡，分别对应于

4、开卫星系统将成为实现个人通信以及完成信息高速公路阔地和城市环境。介于两者之间的情况则对应于乡村的最有前途的通信手段之一。但是，由于卫星以及用郊区环境，即LOS信号受到树木的部分阻挡，这是小户的不断移动，使发射电波在到达接收机的过程中不卫星系统最典型的信道环境。可避免地要受到树木、建筑物或其他障碍物的反射、折射（引起多径衰落）以及吸收或阻挡（阴影效应）等，这1信道模型［3-4将严重影响接收性能。因此，这种阴影效应和多接收信号可表示为：径现象是卫星移动通信信道的特点，是卫星移动通信（rt）=（zt）+d（t）+n（t）（1）系统中必须考虑的重要因素。其中，（z

5、t）为直视分量，d（t）为反射分量，n（t）为高斯通常，根据阴影效应作用的范围，可将信道概率模［5，7-8］噪声。那么，接收信号包络的概率密度函数为：型分两类：部分阴影模型和全阴影模型。C.LOO提出［5］的部分阴影模型认为：接收信号由直视（LOSLineOfr1p（rr）=·Sight）分量与多径分量之和组成，阴影只作用于LOSJ0!2!d00z分量，它服从对数正态分布；多径分量是RayIeigh分布222（Inz-!）r+z）rz［6］exp(--)0()dz（2）的。G.E.COrazza和F.VaraIarO建立的全阴影模型2d02J0J0认为：阴

6、影不但作用于LOS分量，也作用于多径分量；其中，r为信号包络，J0为平均多径功率，!、d0分别为收稿日期：2003-03-01基金项目：教育部重点项目资助（2000-6187）作者简介：邱晶（1978-），女，辽宁省沈阳市人，重庆大学硕士研究生，主要从事移动卫星通信信道模型、扩频通信及数字信号处理方向研究。38重庆大学学报2003年122lnz的均值和方差（i0=z，z=ln10），0为零阶P=P（eI）（p）c（8）20ee-修正贝塞尔函数。其中，P（eeI）为接收信号相位为时的条件误码率：在非静止轨道卫星系统中，由于卫星的运动，使得地面上任何地点的卫星

7、仰角都在连续不断地变化，相r应地，信道模型的参数J、、都是变化仰角的函数。P（eeI）=erfc(cos)=0!2N文献［9］根据大量测量数据和曲线拟合，给出了模型11r参数J、和随卫星仰角变化的拟合关系式：-erf(cos)（9）022!2N（）=0+1（3a）将（9）式代入（8）式，经简化可得：23I22J（0）=J00+J01+J02+J03（3b）P1-1（-1）exp-（2I+1）meBZ()（）=++2+3（3c）2!I=0（2I+1）20123接收信号相位的概率密度函数可近似为：（10）21（-m）2可见，由相位误差引起的误码率与信噪比r/2

8、N无关，（p）=exp-（4）!2!(22)因此，式（10）代表了