[发明专利]双球心角体3D几何结构的低轨卫星信道建模方法及装置

权利要求书

1.一种双球心角体3D几何结构的低轨卫星信道建模方法，其特征在于，所述方法包括：

获取通信参数和用于构建双球心角体的几何参数，所述几何参数包括轨道高度、地球半径、卫星位置信息以及接收端位置信息，所述通信参数包括通信频率、传输波长以及电磁波传播速度；

基于所述几何参数和通信参数构建自由空间损耗模型；

获取低轨道卫星在过顶过程中的第一测量数据，所述第一测量数据包括卫星信号，确定接收端通信仰角范围，将所述接收端通信仰角范围进行区间划分，基于所述第一测量数据将所述低轨道卫星在过顶过程中不同区间内的阴影衰落拟合为参数时变的动态阴影衰落高斯混合分布模型；

获取低轨道卫星在过顶过程中的第二测量数据，所述第二测量数据包括所述低轨道卫星的多径到达角，基于所述第二测量数据将所述低轨道卫星在过顶过程中的多径到达角拟合为参数时变的拉普拉斯分布模型，基于拟合后的所述拉普拉斯分布模型确定小尺度衰落信道冲激响应模型；

基于所述自由空间损耗模型、动态阴影衰落混合高斯分布模型以及小尺度衰落信道冲激响应模型确定所述低轨道卫星的信道冲激响应模型。

2.根据权利要求1所述的双球心角体3D几何结构的低轨卫星信道建模方法，其特征在于，自由空间损耗的表达方式为：

其中，f_c表示通信频率，λ表示传输波长，c表示电磁波传播速度，d(t)表示卫星发送端与接收端之间的时变传输距离，R_E表示地球半径，H表示轨道高度，表示时变的LOS径到达仰角，θ^los(t)表示时变的LOS径到达方位角。

3.根据权利要求1所述的双球心角体3D几何结构的低轨卫星信道建模方法，其特征在于，将所述接收端通信仰角范围进行区间划分，包括：

确定各卫星信号对应的电平值；

基于所述电平值的数值变化情况确定角度间隔；

基于所述角度间隔将所述接收端通信仰角范围进行等间隔区间划分。

4.根据权利要求3所述的双球心角体3D几何结构的低轨卫星信道建模方法，其特征在于，所述动态阴影衰落高斯混合分布模型的表达式为：

其中，Δθ表示角度间隔，s_f表示阴影衰落，ε_m表示第m个区间对应的高斯分布的权重，且∑ε_m＝1,ε_m0，M表示被划分的区间总数量，ξ表示高斯分布权重与高斯分布参数的集合，表示各独立高斯分布过程的均值与方差参数集合，p_m表示第m个区间对应的高斯分布的概率。

5.根据权利要求1所述的双球心角体3D几何结构的低轨卫星信道建模方法，其特征在于，参数时变的拉普拉斯分布模型的表达式为：

其中，和分别表示LOS径到达方位角的分布范围和LOS径到达仰角的分布范围，χ表示角度功率谱的均方差，β和β^′均为归一化因子，θ^los(t)和分别表示时变的LOS径到达方位角和LOS径到达仰角。

6.根据权利要求5所述的双球心角体3D几何结构的低轨卫星信道建模方法，其特征在于，小尺度衰落信道冲激响应模型的表达式为：

其中，ssf^los(t)表示直射径的小尺度衰落信道冲激响应，ssf^nlos(t)表示多径的小尺度衰落信道冲激响应，K(t)表示时变莱斯因子，f^los表示直射径多普勒频移，φ^los(t)表示直射径的时变的接收相位，S表示多径射线总数，表示第s条多径多普勒频移，表示第s条多径的时变的接收相位。