[发明专利]一种低轨卫星天地通信信道建模模型及建模方法

权利要求书

1.一种低轨卫星天地通信信道建模模型，其特征在于，包括多普勒频移及其变化率模块、多径延迟及增益模块、Rician模块、lognormal模块、状态转移控制模块和Gauss白噪声模块，输入信号经多普勒频移及其变化率模块处理后输出信号，输出信号分两路分别输送到多径延迟及增益模块和lognormal模块，多径延迟及增益模块输出信号通过Rician模块处理后输出信号到状态转移控制模块，lognormal模块的输出信号输送到状态转移控制模块，状态转移控制模块对两路信号处理后输出信号到Gauss白噪声模块，Gauss白噪声模块对信号处理后输出信号。

2.一种低轨卫星天地通信信道建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据低轨卫星移动通信系统所选频段设置多普勒频偏值f₀、频偏变化率值Δf、多径数L；

S2：输入信号x(t)经过多普勒频移及其变化率模块，输出信号为y₁(t)；

S3：信号y₁(t)一路通过多径延迟及增益模块，输出信号为y₂(t)，另一路通过lognormal模块，输出信号为y₃(t)；

S4：信号y₂(t)通过Rician模块，输出信号为y₄(t)；

S5：根据状态转移控制模块决定输出是y₃(t)、y₄(t)或y₃(t)+y₄(t)，令输出信号为y₅(t)；

S6：信号y₅(t)通过Gauss白噪声模块，实现输出通过低轨卫星信道的信号y_t(t)。

3.根据权利要求1所述的低轨卫星天地通信信道建模方法，其特征在于：多普勒频移及其变化率模块，若输入信号为x(t)，则输出信号y₁(t)为：

式中，t为时间，exp(*)为自然指数函数。

4.根据权利要求1所述的低轨卫星天地通信信道建模方法，其特征在于：多径延迟及增益模块，若输入信号为y₁(t)，则输出信号为y₂(t)为：

式中，是卷积运算符号，δ(τ)是单位脉冲函数，τ_l是第l条路径的延迟。

5.根据权利要求1所述的低轨卫星天地通信信道建模方法，其特征在于：lognormal模块，其概率密度函数f_z(z)为如下所示：

式中，z为信号的幅度，μ是lnz的均值，d₀表示lnz的方差，ln(*)为自然对数函数。

6.根据权利要求1所述的低轨卫星天地通信信道建模方法，其特征在于：Rician模块，其概率密度函数f_r(r)为如下所示：

式中，r为接收信号的幅度，z是直射波信号的幅度，σ²表示平均多径功率，I₀(.)表示的是第一类零阶修正的Bessel函数。

7.根据权利要求1所述的低轨卫星天地通信信道建模方法，其特征在于：状态转移控制模块，其转移概率矩阵P_t如下所示：

式中，p_i|j为给定状态i(i＝1,2…,N)，状态j(j＝1,2…,N)的条件概率。

8.根据权利要求1所述的低轨卫星天地通信信道建模方法，其特征在于：Gauss白噪声模块，其概率密度函数P_n(f)为如下所示：

式中，n₀为正常数，则称该噪声为白噪声。