一种用于卫星通信中云、雾和雨的衰减的补偿方法技术

本发明专利技术提供了一种用于卫星通信中云、雾和雨的衰减的补偿方法，所述方法执行以下步骤：步骤1：分别计算所述卫星通信中卫星‑地球链路上的云雾衰减值和雨衰减值；步骤2：对所述云雾衰减值和所述雨衰减值进行补偿，并且在所述卫星通信的下行链路采用固定补偿，在所述卫星通信的上行链路实时地采用动态雨衰补偿。此方法在对云雾衰减值和雨衰减值进行补偿时，在卫星通信的下行链路采用固定补偿，在卫星通信的上行链路实时地采用动态雨衰补偿，可以补偿云、雾和雨的衰减并简化卫星控制，并且可以有效地减少补偿误差，并确保信息的可靠传输。

A compensation method for attenuation of cloud, fog and rain in satellite communication

The invention provides a compensation method for attenuation of cloud, fog and rain in satellite communication. The method performs the following steps: Step 1: calculate the attenuation value of cloud and rain on the satellite \u2011 earth link in the satellite communication respectively; step 2: compensate the attenuation value of cloud and rain, and adopt fixed downlink in the satellite communication Compensation adopts dynamic rain attenuation compensation in real time on the uplink of the satellite communication. This method can compensate the attenuation of cloud, fog and rain, reduce the compensation error effectively, and ensure the reliable transmission of information.

【技术实现步骤摘要】
一种用于卫星通信中云、雾和雨的衰减的补偿方法
本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种用于卫星通信中云、雾和雨的衰减的补偿方法，尤其涉及一种用于Ka波段卫星通信中云、雾和雨的衰减的补偿方法。
技术介绍
在卫星-地球链路的设计中，工程师经常关注地面站所在位置的降雨量。然后，他们可以计算出适当的链路余量，并确保在某些气候条件下链路的稳定连接。但是，大多数工程师并未考虑云、雨和雾对无线电波传播的影响。这种影响已成为卫星通信卫星-地球链路设计中一个被遗忘的领域。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于卫星通信中云、雾和雨的衰减的补偿方法，用以补偿云、雾和雨的衰减并简化卫星控制。本专利技术提供了一种用于卫星通信中云、雾和雨的衰减的补偿方法，所述方法执行以下步骤：步骤1：分别计算所述卫星通信中卫星-地球链路上的云雾衰减值和雨衰减值；步骤2：对所述云雾衰减值和所述雨衰减值进行补偿，并且在所述卫星通信的下行链路采用固定补偿，在所述卫星通信的上行链路实时地采用动态雨衰补偿。进一步地，在所述步骤1中，采用以下公式计算所述卫星通信中卫星-地球链路上的所述云雾衰减值，其中，A为云雾衰减值(单位为dB)，θ为地面站的天线仰角，并且90°≥θ≥5°，L是气柱中的水蒸气含量(kg/m2)，K1为云雾衰减系数。进一步地，采用以下公式计算所述云雾衰减系数，其中，K1为云雾衰减值，f为频率(单位为GHz)，ε'(f)为水的介电常数，ε0＝77.6+103.3(θ-1),ε1＝5.48,T为温度(单位为K)，fp＝20.09-149(θ-1)+249(θ-1)2，fs＝590-1500(θ-1)。进一步地，采用以下公式计算所述卫星通信中卫星-地球链路上的所述雨衰减值，LRs＝γRLPνs(3)其中，LRs为雨衰减值，γR为雨衰系数，LP为通过降雨区的电波的衰减路径，νs为垂直高度调整系数。进一步地，采用以下公式计算所述雨衰系数，γR＝kRα(4)其中，γR为雨衰系数，k和α与工作频率和极化有关。进一步地，采用以下公式计算所述通过降雨区的电波的衰减路径，当ζ>θ时，LP＝Lsrs(5)当ζ≤θ时，其中，hR为链路穿过的降雨区的高度，hs为地球站的高度，LS为通过降雨区的电波的路径，rs为水平路径衰减系数，θ为地面站的天线仰角。进一步地，采用以下公式计算所述垂直高度调整系数，其中，νs为垂直高度调整系数，θ为地面站的天线仰角，f为链路工作频率；χ与地球站的纬度有关，γR为雨衰系数。进一步地，采用速率分集方法对所述云雾衰减值和所述雨衰减值进行补偿。进一步地，采用以下公式对所述云雾衰减值和所述雨衰减值进行补偿，Cmin＝(C/No)min-Lr+No+Mc(8)其中，Cmin为补偿的最低电平，(C/No)min为链路传输错误率的解调阈值pe，C为链路信号电平，Lr为雨衰减值，No为链路噪声功率谱密度，Mc为晴空条件下的链路余量。进一步地，采用以下公式计算所述链路噪声功率谱密度，其中，No为链路噪声功率谱密度，PT是发射功率，为信道增益G的估计值，Rb为，K为校正估计的信道增益和实际的信道增益G之间的差异的校正余量，为信噪比的估计值。本专利技术实施例提供的一种用于卫星通信中云、雾和雨的衰减的补偿方法，具有以下有益效果：对云雾衰减值和雨衰减值进行补偿时，在卫星通信的下行链路采用固定补偿，在卫星通信的上行链路实时地采用动态雨衰补偿，可以补偿云、雾和雨的衰减并简化卫星控制，并且可以有效地减少补偿误差，并确保信息的可靠传输。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术实施例中一种用于卫星通信中云、雾和雨的衰减的补偿方法的方法流程示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供了一种用于卫星通信中云、雾和雨的衰减的补偿方法，如图1所示，所述方法执行以下步骤：步骤1：分别计算所述卫星通信中卫星-地球链路上的云雾衰减值和雨衰减值；步骤2：对所述云雾衰减值和所述雨衰减值进行补偿，并且在所述卫星通信的下行链路采用固定补偿，在所述卫星通信的上行链路实时地采用动态雨衰补偿。上述技术方案的工作原理为：先分别计算卫星通信中卫星-地球链路上的云雾衰减值和雨衰减值；再对云雾衰减值和雨衰减值进行补偿，在卫星通信的下行链路采用固定补偿，在卫星通信的上行链路实时地采用动态雨衰补偿。上述技术方案的有益效果为：对云雾衰减值和雨衰减值进行补偿时，在卫星通信的下行链路采用固定补偿，在卫星通信的上行链路实时地采用动态雨衰补偿，可以补偿云、雾和雨的衰减并简化卫星控制，并且可以有效地减少补偿误差，并确保信息的可靠传输。在一个实施例中，在所述步骤1中，采用以下公式计算所述卫星通信中卫星-地球链路上的所述云雾衰减值，其中，A为云雾衰减值(单位为dB)，θ为地面站的天线仰角，并且90°≥θ≥5°，L是气柱中的水蒸气含量(kg/m2)，K1为云雾衰减系数。上述技术方案的工作原理为：卫星-地球链路的云雾衰减值与地面站的天线仰角θ有关，可以根据L、K1、θ这些参数计算得到云雾衰减值。上述技术方案的有益效果为：提供了云雾衰减值的计算公式。在一个实施例中，在公式(1)中，采用以下公式计算所述云雾衰减系数K1，其中，K1为云雾衰减值，f为频率(单位为GHz)，ε'(f)为水的介电常数，ε0＝77.6+103.3(θ-1),ε1＝5.48,T为温度(单位为K)，fp＝20.09-149(θ-1)+249(θ-1)2，fs＝590-1500(θ-1)。上述技术方案的工作原理为：云雾对无线电波的吸收主要与云雾中的液态水有关。因此，云雾衰减主要与云雾中液态水的介电常数有关。根据ITU-R840.3的建议书，K1可表示为公式(2)。上述技术方案的有益效果为：根据公式(2)可以计算云雾衰减系数K1，进而可以根据公式(1)计算云雾衰减值。在一个实施例中，在公式(1)中，采用以下公式计算所述卫星通信中卫星-地球链路上的所述雨衰减值，LRs＝γRLPνs(3)其中，LRs为雨衰减值，γR为雨衰系数，LP为通过降雨区的电波的衰减路径，νs为垂直高度调整系数。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于卫星通信中云、雾和雨的衰减的补偿方法，其特征在于，所述方法执行以下步骤：/n步骤1：分别计算所述卫星通信中卫星-地球链路上的云雾衰减值和雨衰减值；/n步骤2：对所述云雾衰减值和所述雨衰减值进行补偿，并且在所述卫星通信的下行链路采用固定补偿，在所述卫星通信的上行链路实时地采用动态雨衰补偿。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于卫星通信中云、雾和雨的衰减的补偿方法，其特征在于，所述方法执行以下步骤：
步骤1：分别计算所述卫星通信中卫星-地球链路上的云雾衰减值和雨衰减值；
步骤2：对所述云雾衰减值和所述雨衰减值进行补偿，并且在所述卫星通信的下行链路采用固定补偿，在所述卫星通信的上行链路实时地采用动态雨衰补偿。


2.如权利要求1所述的用于卫星通信中云、雾和雨的衰减的补偿方法，特征在于，在所述步骤1中，采用以下公式计算所述卫星通信中卫星-地球链路上的所述云雾衰减值，



其中，A为云雾衰减值(单位为dB)，θ为地面站的天线仰角，并且90°≥θ≥5°，L是气柱中的水蒸气含量(kg/m2)，K1为云雾衰减系数。


3.如权利要求2所述的用于卫星通信中云、雾和雨的衰减的补偿方法，特征在于，采用以下公式计算所述云雾衰减系数，



其中，K1为云雾衰减值，f为频率(单位为GHz)，ε'(f)为水的介电常数，ε0＝77.6+103.3(θ-1),ε1＝5.48,ε2＝3.51,T为温度(单位为K)，fp＝20.09-149(θ-1)+249(θ-1)2，fs＝590-1500(θ-1)。


4.如权利要求3所述的用于卫星通信中云、雾和雨的衰减的补偿方法，其特征在于，采用以下公式计算所述卫星通信中卫星-地球链路上的所述雨衰减值，
LRs＝γRLPνs(3)
其中，LRs为雨衰减值，γR为雨衰系数，LP为通过降雨区的电波的衰减路径，νs为垂直高度调整系数。


5.如权利要求4所述的用于卫星通信中云、雾和雨的衰减的补偿方法，其特征在于，采用以下公式计算所述雨衰系数，
γR＝kRα(4)
其中，γ...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙艺，王天棋，张长波，小林绀晃，姜堃，孙学慧，杨晓源，王梓，
申请(专利权)人：同舟智慧威海科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37