卫星通信雨衰论证
卫星通信系统的降雨衰方法研究
卫星通信系统的降雨衰方法研究摘要：研究卫星通信的高质量通信问题。
针对卫星通信极易受云、雪、雾、雨等天气的影响，尤其是在下雨天气中卫星通信信号的衰落程度最大，传统的分集接收技术不能有效去除雨衰对通信信号的影响，造成卫星通信质量不高的问题。
为了克服这一难题，提出了基于上行功率降雨衰的方法。
通过检测卫星信号的强度，计算卫星通信链路上的雨衰大小，并根据雨衰值动态调整地面通信站中功率放大器的发射功率，达到对雨衰进行最大补偿的目的，有效减小了雨衰对通信质量的影响。
实验表明，这种方法能够有效避免降雨对通信信号的影响，最大限度地对雨衰进行了补偿，提高了卫星通信的质量，取得了满意的结果。
关键词：卫星通信；降雨衰；上行功率1 引言随着现代多媒体通信和个人通信的广泛应用和高速发展，人们对现代通信的要求越来越高。
由于卫星通信系统具有覆盖面广、不受地理条件限制、费用与通信距离无关、通信线路稳定等特点[1]，经过几十年的发展已经成为了现代通信系统中重要的通信技术之一。
卫星通信技术的发展解决了传统地面通信系统受地理环境和经济条件制约的缺点，能够提供全球性的无缝全覆盖网络，卫星通信技术的发展以及其通信质量的高低，直接决定了现代信息高速公路系统的建设和发展。
但是，由于卫星通信是在空间电波中传输，极易受到大气层、云、雪、雾、雨等天气条件的影响，使得卫星通信信号产生多种程度的衰落。
经研究表明，其中雨天对卫星通信信号的衰落影响最大[2]，一场暴雨就可能引起通信信号10dB的衰落。
因此，如何降低雨天对卫星通信信号的衰落影响，提高卫星通信的质量，成为了人们研究的热点问题，也相继提出了一些降雨衰方法。
但是，传统的分集接收技术是利用降雨地区的空间分布的不均匀性，选取相距一定的距离两个地点，将这选取出的地点设置成两个地球站，利用设置的这两个一定距离的地球站对卫星通信信号进行分别接收，对这两个地球站接收到的信号进行雨衰值计算并比较，最终选取雨衰值较小的地球站信息最为最终的接收信号。
关于Ku波段卫星广播中雨衰现象的研究与讨论
星也被大量应用。因为 Ｋｕ波段波长是 ２ ． ５ ｅ ｍ， 线路 影 响 。在 模 拟 方 式 的卫 星 线 路 方 面 而 言 ， 和 雨滴 的 线 度 比较 接 近 ，可 以有 效 显 示 出 雨衰 在 雨衰相对 比较小 的状况下 ，广播线路 并不容 问题 ，因此针对 Ｋｕ波 段卫星 的电波传播过程 易出现中断，但是对于数字形 式的卫星线路而 中的雨衰量大小完成预测评估 ，能够为 卫星上 行站 与各地卫星的接收系统工程项 目设计 提供
般 是 由雨 滴 模 型 和 电波 极化 方 式 以 及 接 收 区
参考文献
［ １ ］ Ｇ ． Ｂ ｒ ｕ ｓ ｓ ａ ａ ｒ ｄ ｅ ｔ ｃ ． Ａ ｔ ｍ ｏ ｓ ｐ ｈ ｅ ｒ ｉ ｃ Ｍ ｏ ｄ ｅ １ １ ｉ ｎ ｇ
接收系统完成科 学、合 理的设计，从而在一定 程度上有效减小 降雨造成 的影响 。
（ ｄ Ｂ ／ ｋ ｍ）
本 ，便于实现个体接 收。其次 ，Ｃ波段 的卫星
广播遭 受地 面微波等许多干扰源 的同频 的干扰
十 分 严 重 ，但 是 Ｋｕ波 段 受 到 地 面 许 多 要 素造
一
公 式 中 的 ａ与 ｂ表示 为 待 定系 数，其 中
Ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ・ 通信技术
关于 Ｋ ｕ 波段 卫星广播中雨衰现象的研究与讨论
文／ 孙 超
０ ． ３ ｃ ｍ 间，处 于 Ｋ ｕ波段 中 的内波波 长通 常为 分析 Ｋ ｕ波段 的电波传播 特性， 依据 Ｃ Ｃ Ｉ Ｔ 建议 的相 关方法 与接 收 天 线 仰 角 以 及 电 波极 化 角 的数 据 ， 针对 Ｋ ｕ 波段的雨衰完成定量计算 ， 同时把 雨衰 的曲线 标记在地 图 中。 依据 雨衰 曲线 能够对卫 星的 Ｋ ｕ波 段 的 转发 器天 线相 应 波束 图完 成 优化 设计 。本文 主要 对 Ｋ ｕ波段 的 卫星 广播 中雨衰 现 象进行 了研 究
探讨雨雪衰对广播电视卫星传输的影响与措施
探讨雨雪衰对广播电视卫星传输的影响与措施雨雪衰是指在雨、雪等天气条件下，广播电视卫星传输信号受到干扰，导致信号质量下降，影响观众对广播电视节目的收看体验。
以下是对雨雪衰对广播电视卫星传输的影响和相应的措施进行探讨。
雨雪衰还会引发多径传播效应。
多径传播是指信号在传输过程中经过不同的路径到达接收设备，由于不同路径上的信号经过的距离和传播环境不同，容易产生相位差和干扰。
在降雨或降雪天气下，雨滴或雪花会散射信号，导致信号出现多路径传输，增加多径传播效应，使接收到的信号变得复杂和不稳定。
1. 提高天线的接收性能：选择适合降雨或降雪天气的天线，提高天线的接收性能，增加天线的增益和方向性，以提高对信号的接收能力。
定期检查和维护天线，确保其正常工作状态。
2. 优化传输系统：通过调整卫星接收站的位置和设备参数，优化传输系统的性能。
改变卫星接收站的高度和方位角，以减少信号的多径传播效应，提高接收信号的质量和稳定性。
3. 使用适当的调制解调技术：采用更先进的调制解调技术，如变频复用技术，来提高传输系统的抗干扰能力和信号质量。
这将使得在雨雪衰环境下能够更好地抵抗干扰，保持信号的稳定性。
4. 加强预警和监测系统：建立完善的预警和监测系统，及时监测天气状况，以便提前采取相应的措施。
加强与气象部门的合作，获取准确的天气信息和预测，以便做出更精确的决策。
5. 开发备用传输路径：在恶劣的天气条件下，及时切换到备用传输路径，以确保广播电视节目的持续传输。
备用传输路径可以是通过有线网络、光纤传输等方式传输信号，通过多样化的传输路径来应对雨雪衰的影响。
雨雪衰对广播电视卫星传输具有显著的影响，但可以通过提高接收设备的性能，优化传输系统，使用适当的调制解调技术，加强预警和监测系统以及开发备用传输路径等措施，来降低雨雪衰对广播电视卫星传输的影响，保证观众对广播电视节目的正常收看体验。
武警卫星通信系统的雨衰估算及分析
武警卫星通信系统的雨衰估算及分析作者：周艳秋贾方李萍来源：《现代电子技术》2008年第13期摘要：由于雨衰是影响卫星通信的重要因素,根据武警部队卫星通信网建设的需要,基于ITU-R制定的雨衰计算模型,选取6个典型城市进行雨衰计算,得到雨衰对Ku波段卫星通信系统的影响,分析得出地星路径仰角越小,海拔越低,降雨率越大,降雨造成的信号衰减越大。
关键词：卫星通信；Ku波段；雨致衰减；Rain Attenuation EstimatiAbstract：The rain attenuation is the main reason affecting satellite communication.Based on the requirement of armed police force satellite communication,using the ITU-R rain attenuation forecasting model,the article calculates the rain attenuation of six representative cities.By the result,it analyzes the main factors which affect the rain attenuation.The conclusion is that the rainrainfall.The article could be used as the reference for EIRP of armed police force satellitecomKeywords：1 引言武警卫星通信网的建设是适应新时期武警部队信息化发展的需要,电波传播研究表明,对于Ku波段的卫星通信系统,雨衰是影响通信质量的重要因素。
电波由于雨滴吸收和散射而产生衰减,就是降雨衰减,简称雨衰。
由图1可以看出电波传播所受的各种天气的影响中,降雨衰减是最为重要的。
雨衰对卫星信号的影响
雨衰对卫星信号的影响
雨衰是指在雷达或者卫星通信中雨水或者雨雾对电波的衰减作用。
雨衰是卫星通信中
一种十分常见的现象，对卫星信号的传输产生了很大的影响，尤其是在极端天气条件下。
在这篇文章中，我们将探讨雨衰对卫星信号的具体影响以及应对措施。
让我们来了解雨衰对卫星信号的具体影响。
雨水或者雨雾对电磁波的影响主要体现在
衰减作用上，雨水会吸收微波频段的信号，直接影响到卫星信号的传输。
当雨水密度增加时，信号的传输距离会明显减小，这导致了卫星信号的衰减。
雨水还会导致信号的散射和
偏振损失，进一步降低了信号的传输质量。
在雨水密度较大的环境下，卫星信号的接收质
量会明显下降，甚至完全中断。
那么，面对雨衰对卫星信号的影响，我们应该采取怎样的措施呢？针对雨衰现象，我
们可以采用高功率发送和接收技术来提高信号的强度和质量，从而增加信号的穿透力和传
输距离。
我们可以利用天线技术来减少信号的散射和偏振损失，提高信号的传输效率。
我
们还可以采用码分多址技术和频率跳变技术来抵抗雨衰的影响，从而保证信号的稳定传输。
我们还可以利用地面站的分布以及天线的选择来减轻雨衰对卫星信号的影响，选择适合的
接收信号的天线类型和位置，进一步提高信号的质量和稳定性。
雨衰是卫星通信中一种常见的现象，对卫星信号的传输产生了很大的影响。
面对雨衰
现象，我们可以通过多种技术手段来减轻其影响，保证卫星信号的正常传输。
随着卫星通
信技术的不断发展和完善，我们相信在未来能够针对雨衰现象提出更加有效的应对措施，
进一步提高卫星通信系统的抗干扰能力和稳定性。
雨衰对卫星信号的影响
雨衰对卫星信号的影响随着卫星通信和导航技术的发展，人类的生活质量得到了极大的提高，卫星信号在日常生活中扮演着越来越重要的角色。
然而，在底层技术保障之外，自然环境因素也会对卫星信号产生不同程度的影响。
其中，雨衰是卫星信号中最突出的干扰因素之一，因其极高的频次使得其会对卫星通信和导航系统产生较为严重的干扰。
雨衰指的是雨点对微波信号的散射和吸收作用，使其质量下降从而减弱信号的传输能力，即降低了信噪比、限制了数据传输速率和扰乱了通信和导航系统的定位和追踪能力。
影响的机理主要是微波信号在空气中的传播路径中遇到不规则的水滴，引发了两个方面的效应：（1）雨滴对信号的散射影响。
当微波传到雨滴表面时，会在雨滴表面上发生反射和折射现象，并且会根据入射角度发生散射。
这些散射信号会向各个方向传播，会在传播过程中产生衰减，从而导致信号功率下降，信噪比降低。
随着降雨量的增加，雨滴的数量和尺寸就会增加，比如雨滴滚动、相互碰撞等，这些过程会产生更多次的散射和反射，从而对信号带来更严重的影响。
（2）雨滴对信号的吸收影响。
微波信号在传输过程中会遭遇空气中的各种分子和粒子，从而引起信号的吸收。
其中，由于雨水的存在，微波信号中的各种分子和物质在传输时会遇到更多的水分子，导致信号的进一步衰减，信号的功率衰减程度通常与降雨量成正比关系。
因此，雨衰是卫星信号中最主要的干扰因素之一，也是卫星通信和导航系统中最常见的信号质量问题。
为了解决这个问题，需要采取一些措施来缓解雨衰影响，例如增加天线增益和信噪比、改善地面接收端技术、优化卫星覆盖的范围等。
同时，科研人员也正在努力研发新技术、新材料和新算法，以提升卫星通信和导航系统的抗雨干扰能力，为人类的生活提供更加高效、可靠的卫星通信服务。
雨衰对卫星信号的影响
雨衰对卫星信号的影响随着科技的不断发展，卫星通信在现代社会中扮演着越来越重要的角色。
在通信、导航、气象预报等领域，卫星信号都发挥着不可替代的作用。
在使用卫星信号的过程中，我们常常会遇到一个问题，那就是雨衰对卫星信号的影响。
雨衰是指雨水对卫星信号的传输和接收造成的干扰和衰减，它会影响卫星通信的质量和稳定性。
本文将探讨雨衰对卫星信号的影响，以及针对雨衰的相应解决办法。
我们来了解一下雨衰对卫星信号的具体影响。
雨衰主要是由于雨滴对电磁波信号的散射和吸收造成的。
当卫星信号穿过下雨天气时，雨滴会散射出部分信号，同时还会吸收部分信号，导致信号的衰减。
尤其是在较高频率的卫星信号中，雨衰现象更加显著。
而且，雨衰的程度还受到雨滴的大小、密度以及下雨的强度等因素的影响。
一般来说，雨水越大、密度越大、下雨越大，雨衰的影响就越严重。
雨衰对卫星信号的主要影响表现为信号强度下降、信噪比下降、抖动和断续等，从而影响通信的效果和质量。
雨衰对卫星信号的影响不仅体现在通信领域，在卫星导航、气象预报等领域也同样存在。
在卫星导航中，由于雨衰会导致信号的强度下降和信号抖动，从而影响卫星接收器对信号的识别和定位，使得卫星导航系统的定位精度下降。
在气象预报中，卫星信号的准确接收和解析对气象卫星的观测数据至关重要，而雨衰会影响气象卫星信号的接收和解析，进而影响气象预报的准确性。
雨衰对卫星信号的影响不仅局限于通信领域，而是波及到了多个领域，损害着卫星应用的质量和效果。
针对雨衰对卫星信号的影响，我们需要采取相应的解决办法。
我们可以通过技术手段来减缓雨衰对卫星信号的影响。
通过设计更高效的卫星天线和接收器，优化天线的极化方向和天线增益，以提高信号的抗雨衰能力；通过采用多径信号抑制技术和碎波器技术来减轻雨衰对信号的影响；通过调整卫星信号的频率和功率，选择适合雨水传播的频率和功率范围，以减小雨衰的影响等。
我们可以通过合理的网络规划和运营管理来减小雨衰带来的影响。
浅谈Ku频段卫星通信的雨衰分析及补偿措施
浅谈Ku频段卫星通信的雨衰分析及补偿措施发布时间：2021-06-04T08:07:59.095Z 来源：《教育学文摘》2021年4月总第369期作者：杨晨李泰清陈姮史艳伟[导读] 所以有必要对雨衰问题进行深入探讨，提出行之有效的抗雨衰措施，从而减少降雨产生的不利影响。
91206部队山东青岛266000摘要：Ku频段卫星通信中，降雨引起的信号衰减对通信链路的通断起着非常重要的作用。
本文将探讨雨衰对卫星信号传输的影响，由此提出Ku 频段卫星通信抗雨衰的补偿方法，预防雨衰对卫星信号的干扰，推动我国的卫星事业发展。
关键词：Ku频段卫星通信雨衰分析补偿措施卫星通信是现代通信技术的一项重要手段，在各个领域尤其是应急指挥方面取得了长足发展。
由于实时不间断通信是整个系统的关键，因此，解决天气等自然条件对卫星通信影响的问题就显得尤为重要。
Ku频段作为近几年我国应用较多的一个频段，它的波长和雨滴的线度接近，雨衰问题就显得格外突出。
所以有必要对雨衰问题进行深入探讨，提出行之有效的抗雨衰措施，从而减少降雨产生的不利影响。
一、雨衰的产生和影响当无线电波穿过降雨的区域时，雨不仅会吸收无线电波的能量，而且还会对它产生散射。
这种吸收和散射共同形成无线电波的衰减，散射还能导致大范围无线电干扰，并对无线电波有去极化效应，我们称这些衰减和干扰为雨衰。
雨衰的大小与雨滴直径、与波长的比值有着密切的关系。
当信号的波长比雨滴大时，散射衰减起决定作用；当信号的波长比雨滴小时，吸收损耗起决定作用；无论是吸收还是散射作用，其效果都使电磁波在传播过程中遭受衰减。
当电磁波的波长和雨滴直径越接近时，雨衰越大。
一般情况下(比如中短波)电磁波的波长远大于雨滴直径，故衰减很小，因此C频段信号受雨衰的影响也可以忽略。
但对于10GHz以上的电磁波(Ku频段信号的频率为12-18GHz)，雨衰的影响就非常明显了。
频率越高，雨衰的影响越大，大雨和暴雨对电磁波的衰减要比小雨大很多。
Ka频段卫星通信系统抗雨衰技术
Ka频段卫星通信系统抗雨衰技术摘要：Ka频段作为近年来的卫星通信主要发展方向之一，由于受降雨衰减的影响较为严重。
本文介绍了几种常见的抗雨衰措施，并对分集技术、控制技术、自适应编码等几种经典补偿技术在抗雨衰中的应用进行了论述。
关键词：Ka频段；雨衰；速率分集；上行功率控制；自适应编码调制引言随着卫星通信的发展以及终端用户业务需求量的不断增大，如：千兆比特级宽带数字传输、高清晰度数字电视（HDTV）、高清晰度远程视频会议、远程医疗及个人卫星通信等，现有的C（6/4GHz）、X（8/7GHz）、Ku（14/12GHz）频段的卫星通信系统已不能满足宽带、高速、小口径终端等应用的需求，因此，拥有较高频段带宽的Ka波段（30/20GHz），越来越受到重视并已开始逐步投入使用。
然而，在实际的使用过程中，Ka频段卫星通信虽优势明显但也存在一大缺点-雨衰，其已成为影响该频段正常通信的主要因素，工程设计时必须给予因地而异的考虑。
随着通信频率的升高，雨衰将严重的损坏卫星链路的性能，如在C频段雨衰的影响并不明显，但在Ka频段，短时间内（数分钟）雨衰可达到20dB。
因此，如何精确的计算降雨引起的信号衰减值和如何采取高效的雨衰补偿对策缓解降雨造成的影响，显得非常重要。
一、雨衰的形成机理及其对Ka频段卫星通信的影响1.1 雨衰的形成机理Ku频段无线信号穿越雨区时，密集的雨滴会吸收一部分无线信号的能量，还会对无线信号产生散射，散射后的无线信号进而会导致大面积的无线电干扰，使得无线电波出现去极化效应，这一现象即为雨衰。
Ku频段信号在穿越雨区中的衰减具有非选择性和缓慢的时变特性，雨衰由雨滴直径与无线信号的波长的比值决定，当无线信号波长大于雨滴直径时，雨衰主要体现为散射，当无线信号波长小于雨滴直径时，雨衰主要体现为吸收损耗。
无论雨衰体现为哪种特性，都会影响无线信号在传播方向的传输特性。
理论分析和实践研究表明，在Ka波段的无线信号穿越中雨以上的降雨区域时所出现的衰耗会非常明显，例如对降雨率为22.4mm/h的降雨，在地球站对卫星的仰角为40°时，C频段的雨衰仅为0.1dB，可忽略；Ku频段的雨衰为4.5dB；Ka频段的下行链路频率为20GHz时，雨衰为12.2dB，而上行链路频率为30GHz时的雨衰则高达23dB。
Ka波段卫星通信雨衰与抗雨衰问题的研究的开题报告
Ka波段卫星通信雨衰与抗雨衰问题的研究的开题报告一、研究背景及意义随着社会的不断发展和科技的不断进步，卫星通信已成为人们平时生活、国家安全和经济发展等诸多方面至关重要的一部分。
然而，卫星通信收发数据的过程中不能避免会受到天气等自然因素的影响，特别是在雨天，雨水对于Ka波段卫星通信的影响尤为显著。
在雨天，大量水滴会对Ka波段卫星信号进行散射、折射，从而使信号的传输距离缩短，信噪比下降，频谱带宽减小等，这些都会影响卫星通信的质量和稳定性，甚至导致通信中断。
因此，在卫星通信中，如何解决雨衰和抗雨衰问题是至关重要的。
二、研究内容和方法本课题拟从以下三个方面入手，研究Ka波段卫星通信雨衰与抗雨衰问题的解决。
（1）研究Ka波段卫星通信在雨衰情况下信号的衰减规律和传输损耗。
对依据ITU-R中的雨衰模型和实测数据，建立相应的数学模型，来分析在不同的降雨强度和信号频率下，卫星通信的衰减程度和传输损耗率。
（2）研究Ka波段卫星通信的抗雨衰技术。
根据该技术的特点，通过对各种传输技术和方案的比较分析，找出最适合Ka波段卫星通信的抗雨衰技术，来减轻雨衰带来的影响，提高卫星通信质量与性能。
（3）模拟实验验证。
通过实验室模拟雨衰环境，对Ka波段卫星通信在无/有防抗雨衰技术下的数据传输质量和稳定性进行测试，对研究成果进行实际的验证和评价。
三、研究预期结果和意义通过以上研究，本项目预期达到以下目标：（1）深入研究Ka波段卫星通信雨衰与抗雨衰问题，分析其特点和对卫星通信的影响；（2）寻找最适合Ka波段卫星通信的抗雨衰技术，提高卫星通信的质量和性能；（3）为卫星通信领域提供有效的技术支持和参考，进一步推进我国卫星通信技术的发展和应用。
四、可行性分析本项目研究方向明确，研究方法切实可行。
同时，本项研究拟采用多种研究手段，包括理论计算、实验模拟等，有利于对研究结果的严格验证和有效评价。
同时，本课题所关注的技术具有广泛的应用性和实际价值，研究的成果具有可操作性和推广性。
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卫星通信雨衰论证
摘要：卫星通信在输油管道的语音通信、自动化信号传输和应急抢险中起着不可替代的作用,而卫星信号的传输随着使用频段的变化,受降雨的影响也有很大相同。
本文依据兰成渝输油管道系统的卫星通信应用,探讨在C波段、Ku波段雨衰对卫星通信各个技术指标的改变,同时根据多年卫星通信维护经验,总结出在不同频段下,克服或减少雨衰对通信影响的措施。
关键词：卫星通信雨衰Ku波段兰成渝管道
兰成渝输油管道卫星通信系统采用香港亚洲卫星公司3S卫星的Ku波段转发器,卫星位置为东经105.5°,采用正交双线极化方式。
降雨对Ku波段卫星通信的影响比较严重,在兰成渝卫星通信系统组网和调试运行中,我对Ｋｕ波段信号的特点有了全面的了解,尤其是对雨衰的影响有了本质性的认识,提出一套切实可行的预防雨衰的具体改进措施。
1、Ku波段卫星通信的主要特点
(1)Ku波段卫星单转发器功率一般比较大,多采用赋形波束覆盖,卫星EIRP较大,加上Ku波段接收天线效率高于C波段接收天线,因此Ku波段的天线口径远小于C波段,从而可有效地降低接收成本。
(2)C波段卫星通信遭受地面微波等干扰源的同频干扰比较严重,而Ku波段的地面干扰很小,大大地降低了对接收环境的要求。
鉴于兰成渝输油管道的特殊地理地貌,更适合采用Ku波段。
(3)降雨对Ku波段卫星通信的影响比较严重,其上下行信号降雨衰耗远大于C波段,暴雨情况下Ku波段上行或下行链路瞬间雨衰量可超过20dB,而C波段最大雨衰量一般不超过1dB。
(4)Ku波段还有通信距离远,建设成本与通信距离无关、不受地理环境影响,卫星覆盖区域内的任何点可实现通信。
通信容量大,可自发自收等特点。
2、雨衰的产生及影响
当电磁波穿过降雨的区域时,雨不仅吸收电波能量,而且对电波产生散射。
这种吸收和散射共同形成电波衰减,我们称为雨衰。
雨衰的大小与雨滴直径与波长的比值有着密切的关系,当信号的波长比雨滴大时,散射衰减起决定作用,当电磁波的波长比雨滴小时,吸收损耗起决定作用,无论是吸收或散射作用,其效果都使电波在传播方向遭受衰减;当电磁波的波长和雨滴直径越接近时衰减越大,一般情况下（比如中短波）电磁波的波长远大于雨滴直径,故衰减很小,Ｃ波段信号受雨衰的影响也可以忽略。
对于10GHz以上的电磁波,雨衰的影响就非常明显了,在链路计算中必须考虑雨衰的影响。
频率越高雨衰的影响越大,大雨和暴雨的对电磁波的衰减要比小雨大得多。
3、克服雨衰影响的几项措施
考虑Ku频段抗雨衰策略时,首先应准确得到某一特定区域的降雨衰减。
在此基础上国际上一般采取如下抗雨衰策略:(1)链路的备余量:Ku频段卫星通信链路通常留6dB余量,在高降雨地区,完全靠这种方法不现实,应在具备适当链路余量的基础上,综合考虑其他方法。
但这种方式将会占用过多的卫星资源,在晴空时造成资源浪费,下大雨时,可能又不够用。
(2)功率控制:对于Ku波段的卫星通信系统,建议在地球站设置上行链路自适应功率控制(AUPC),或者进一步采用以网络管理为基础的全网自动功率控制(APC)或动态功率控制(DPC)系统,才能有效地对抗降雨衰耗的影响。
(3)采用编码及降速率技术:在雨衰较大时,可以采用前向纠错编码技术(FEC)来减小传输的误码率。
(4)空间分集技术:在多雨或卫星仰角很低的地区,
由于Ku波段的特点,降雨衰减非常大,采用空间分集技术(也称站分集技术)是一种很有效的办法。
(5)极化方式的选择和天线的选择:不同雨滴形状对信号的衰减也不相同。
随着雨滴的体积的增大,雨滴在水平方向的直径也逐渐增大。
(6)采用低噪声高增益的优质高频头（LNB)现用于接收Ku频段卫星信号的LNB,一般噪声系数为0.8dB,噪声系数在0.6dB便是十分低的噪声,如使用噪声系数为0.7dB的,其增益可达到60dB。
(7)采用双频组合通信:由于低频波段雨衰影响较小,当系统检测到雨衰超过一定门限时。
自动切换卫星通信电波至低频段确保通信信号的稳定。
通过综合理论计算和一年来的实际测试,我总结出了一些在兰成渝切实可行的克服雨衰的措施,主要有以下几方面:
(1)加大卫星天线的尺寸,使收集到的卫星信号更强,降低因雨衰而断讯的机率。
Ku波段卫星数字通信上行系统所使用的上行天线波束半功率角度很窄,对天线的机械精度和跟踪精度提出了更高的要求。
在兰成渝通信设备招标中,天线采用西安504所的3米环焦天线,发射增益50.8dB,接收增益49.8dB,比2.4米天线提高了1.8dB。
(2)加大卫星发射功率,使平均的讯号场强加大。
兰成渝通信设备采用美国ANACOM公司的室外单元,在主站采用25W高功放,提高降雨储备余量。
同时减少Ku波段馈线损耗,尽可能缩短高功放设备至上行天线间的波导馈线距离,我们在设备安装过程中具体控制在1米以内,将上变频器高功放紧靠天线放置,以最大限度地节省高功放输出功率。
(3)采用性能高可靠的卫星转发器,减少雨衰的影响。
兰成渝输油管道卫星通信系统采用香港亚洲卫星公司3S卫星的Ku波段转发器,亚洲3S卫星Ku波段采用140瓦行波管放大器,在国内最高下行EIRP可达55dBw,是目前覆盖中国最高功率的Ku波段转发器。
对于Ku波段网络,高下行功率可提高雨衰的储备。
就数字载波而言,在同样空间段带宽下,可提高传输数码率,地球站天线口径也可以更小。
(4)增加上行功率控制,有效控制增益调节。
利用上行天线接收下来的卫星信标强度的变化来控制上行功率控制器中频单元的增益或衰减量,从而相应地改变上变频器的中频输入电平,自动增加或降低高功放输出功率,这是最重要的调节手段。
我们在加拿大NSI通信公司的VSATPLUS2设备上选择增加上行功率控制,正确调整信标接收机和功率控制器斜率,即通过精确测量和调整要使信标接收机的斜率数值V/dB与功率控制器控制单元设定的斜率数值dB/V一致,这样才能保证正确的上行功率控制。
4、结语
通过兰成渝输油管道卫星通信系统一年多的运行,上述几项措施能有效克服雨衰对通信系统的影响,一般雨衰增益调节控制在20dB左右,提高了兰成渝管道卫星通信系统的可靠性和稳定性。
但由于卫星系统自身的原因,如遇到云层太厚或雨太大,卫星信号根本无法穿透障碍物等情况,仍会使VSAT通信系统中断,有待在实践中进一步研究总结。