[发明专利]流星余迹通信信道模型的构建方法

摘要

本发明公开了一种流星余迹通信信道模型的构建方法，主要解决现有信道模型无法与现有通信传输体制和关键技术仿真达到无缝兼容的问题。其构建过程是：首先将流星余迹通信信道分为稀疏欠密类子信道、欠密类多径子信道、欠密类簇子信道、流星雨子信道、不含瑞利衰落的过密类子信道和含有瑞利衰落的过密类子信道六类子信道，分别对其进行信道模型构建，每类子信道高精度逼近其所代表的实际信道物理特性；然后依据实测得到的统计概率将上述六类子信道合成；最后得到可以体现实际流星余迹信道各种物理特性的信道计算机模型。本发明具有计算简单、易扩展、易修改和与链路仿真实现无缝兼容的优点，可用于提高流星余迹通信质量。

主权项

1.一种流星余迹通信信道模型的构建方法，包括如下步骤：(1)根据系统参数计算稀疏欠密类流星余迹平均出现间隔T₁和过密类流星余迹平均出现间隔T₂：T₁＝T×P_D(t)×P_S(t)T₂＝100T₁其中，T为流星平均出现间隔，P_D(t)为流星出现概率的日变化调整系数，PD(t)=1.2+0.39sin(πt/8)(0≤t≤4)1.005+0.585cos[π(t-4)/14](4<t≤18)1.2-0.78cos[π(t-18)/12](18<t<24),]]>P_S(t)为流星出现概率的年变化调整系数，PS(t)=0.016t5-0.17t4-3.29t3+50.77t2-173.39t+219.23128.83]]>1≤t≤12；(2)根据稀疏欠密类平均出现间隔T₁控制欠密类余迹的间隔时间t，使其遵循泊松分布特性，并假设入射和反射到流星的电磁波夹角为直角，流星入射方向β满足cosβ＝2/π，使用水平极化传输，计算稀疏欠密类流星信道的初始接收信号功率P_r(0)和对应的衰落系数τ：Pr(0)=1.2543×10-6PTGTGRq2RTRR(RT+RR)·f3]]>其中，P_T表示系统发送功率，G_T表示发送天线增益，G_R表示接收天线增益，q表示电子线密度，R_T和R_R分别表示发收站点到流星余迹的距离，f表示发送频率，logD＝0.067h-5.6，h＝124-17log₁₀f，l表示通信距离，λ表示发送电磁波的波长，R_e表示地球半径；(3)按照欠密类余迹接收信号功率数学模型，将时间t、初始接收信号功率P_r(0)和衰落系数τ合成为稀疏欠密类子信道的接收信号功率：P_r(t)_{S_U}＝P_r(0)·exp(-t/τ)；(4)根据稀疏欠密类子信道的接收信号功率P_r(t)_{S_U}调整每条多径的延迟大小Δt_i和衰减系数a_i，在多径延迟与衰减系数的控制下生成含有多径现象的欠密类子信道的接收信号功率：Pr(t)M=Σi=1N1aiPr(t-Δti)S_U]]>其中1≤i≤N₁，N₁表示模拟的多径条数；(5)将稀疏欠密类子信道的接收信号功率P_r(t)_{S_U}与欠密类多径子信道的接收信号功率P_r(t)_M，按照实测流星信道出现的统计概率合成为欠密类子信道的接收信号功率：Pr(t)U=Pr(t)S_U|P=P1+Pr(t)M|P=P2]]>其中，P₁为实测稀疏欠密类子信道的出现概率，P₂为实测欠密类多径子信道的出现概率；(6)对稀疏欠密类子信道的接收信号功率P_r(t)_{S_U}做串行/并行处理，使得N₂条并行路径的每条路径均单独输出一个完整的欠密类余迹，按照每条路径持续时间长度的不同控制每条路径延迟Δτ_i的大小，对N₂条路径合成得到欠密类簇子信道的接收信号功率：Pr(t)G=Σi=1N2Pr(t-Δτi)S_U;]]>(7)将欠密类流星的并行路径数N₂增加为大于五百的数目，得到流星雨子信道的接收信号功率：Pr(t)Sh=Σi=1N2Pr(t-Δζi)S_U]]>其中，Δζ_i表示路径延迟；(8)根据过密类平均出现间隔T₂控制过密类余迹的间隔时间t，使其遵循泊松分布特性，并按照上述假设条件，根据过密类余迹数学模型计算该子信道的接收信号功率：其中，r₀表示余迹初始半径，r_e表示电子半径；(9)生成服从瑞利衰落分布的随机信号M(t)，用该信号调整不含瑞利衰落的过密类子信道的接收信号功率P_r(t)S_{_O}，得到含有瑞利衰落的过密类子信道的接收信号功率：P_r(t)_{R_O}＝P_r(t)_{S_O}·M(t)；(10)将不含瑞利衰落的过密类子信道的接收信号功率P_r(t)_{S_O}与含有瑞利衰落的过密类子信道的接收信号功率P_r(t)_{R_O}，按照实测流星信道出现的统计概率合成为过密类子信道的接收信号功率：Pr(t)O=Pr(t)S_O|P=P3+Pr(t)R_O|P=P4]]>其中，P₃为实测不含瑞利衰落过密类信道的出现概率，P₄为实测含有瑞利衰落过密类信道的出现概率；(11)将得到的四种流星余迹子信道接收信号功率P_r(t)_U、P_r(t)_G、P_r(t)_Sh和P_r(t)_O，按照实测流星信道出现的统计概率合成为整个流星余迹信道的接收信号功率：Pr(t)′=Pr(t)U|P=P5+Pr(t)G|P=P6+Pr(t)Sh|P=P7+Pr(t)O|P=P8]]>其中，P₅为实测欠密类子信道的出现概率，P₆为实测欠密类簇子信道的出现概率，P₇为实测流星雨子信道的出现概率，P₈为实测过密类子信道的出现概率；(12)对整个流星余迹信道的接收信号功率P_r(t)′添加多普勒频移的影响，得到含有多普勒频移的流星余迹信道的接收信号功率：Pr(t)=Pr(t)′·e±j2πfDt]]>其中，f_D表示多普勒频移；(13)根据上述六种流星余迹子信道的接收信号功率P_r(t)_{S_U}、P_r(t)_M、P_r(t)_G、P_r(t)_Sh、P_r(t)_{S_O}、P_r(t)_{R_O}和整个流星余迹信道的接收信号功率P_r(t)，绘制出各自信道的仿真曲线，完成对信道模型的构建。