[发明专利]一种静止气象卫星信道建模方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体指的是一种静止气象卫星信道建模方法。

背景技术

随着人们对气象信息服务需求量不断增长及对信息服务质量要求不断提高，传统的气象服务已经不能够满足人们生产生活的需求。采用气象卫星帮助完成全方位的气象服务已成为世界各国气象部门最佳的选择。气象卫星通信技术中最为基础的是卫星信道传播特性的研究，它关系到信号调制、功率控制以及其他相关技术的研究。同时信道建模是一种比较有效的信道传播特性研究方法，可以从数学和物理的角度比较准确地反映信道真实特性。在静止气象卫星星地链路中，地面接收站（目前全国共有北京、佳木斯、广州和乌鲁木齐四个接收站）是在周围环境比较理想的开阔地区静止接收气象数据，所以一些普通陆地移动卫星信道建模中需要考虑的影响因素在静止气象卫星信道建模中不必考虑，只需按空间分层考虑自由空间损耗、电离层闪烁、大气吸收、多径和阴影效应对静止气象卫星信道传输特性的影响。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种静止气象卫星信道建模方法。所述方法根据星地链路空间分布情况，依次分析自由空间损耗、电离层闪烁、大气吸收、多径及阴影对信道传输特性的影响。根据设定的两种天气状况，建立静止气象卫星Rice信道模型和Suzuki信道模型，并由Markov链将Rice信道模型和Suzuki信道模型联系在一个动态模型中，以反映天气状态变化对静止气象卫星信道传输特性的影响。本发明所述建模方法对静止气象卫星通信的信号调制方式、编码方式以及功率控制策略有重要作用。

本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：一种静止气象卫星信道建模方法，包括以下步骤：

步骤A，将星地链路通信信道无云层遮挡的天气状态称为第一天气状态，将星地链路通信信道有云层遮挡的天气状态称为第二天气状态；

步骤B：构建由第一天气状态Rice信道模型与第二天气状态信道Suzuki模型构成的Markov信道模型；具体过程如下：

步骤B-1：对于第一天气状态，终端接收信号包括多径信号分量和直射信号分量，接收信号的包络服从莱斯分布，从而获得第一天气状态Rice信道模型；对于第二天气状态，由对数正态分布和瑞利分布相乘获得第二天气状态Suzuki信道模型；

步骤B-2：将第一天气状态记为s_g，第二天气状态记为s_b；由第一天气状态变为第一天气状态的概率记为p_gg，由第一天气状态变为第二天气状态的概率记为p_gb，由第二天气状态变为第一天气状态的概率为p_bg，由第二天气状态变为第二天气状态的概率记为p_bb；则转移概率矩阵P和初始状态矩阵S分别为

P=pggpgbpbgpbb]]>

S=[s_g,s_b]

步骤B-3：由步骤B-2得到的转移概率矩阵P和初始状态矩阵S，确定Markov信道模型中状态间转移规律为：

S^k+1=SP^k

式中，P^k表示转移矩阵P的k次相乘，k表示Markov信道模型状态间发生转移的次数；S^k+1表示由初始状态矩阵S经k次状态转移后的状态矩阵。

步骤B-1中，所述Rice信道模型的构建方法是：根据第一天气状态特点，确定第一天气状态星地链路通信信道参数，并用两个独立的实高斯随机过程和两个直射信号，构建复随机过程并进行取模运算得到莱斯分布Rice信道模型；