卫星移动通信中的高动态信道模型
分布式双极化卫星移动MIMO信道模型
分布式双极化卫星移动MIMO信道模型郭庆;张硕;杨明川;李明;唐文彦【摘要】For the study of distributed dual⁃polarized MIMO land mobile satellite ( MIMO⁃LMS ) system, a statistical model for the channels is proposed after the analysis of the channel characteristics. The second order statistics are calculated and channel capacity of different type of MIMO⁃LMS system is estimated. Considering the Doppler spread in the small scale fading and selecting the proper form of MIMO model, the channel model can keep the statistic characteristics as well as the correlation of the sub⁃channels unchanged. The simulation result shows that the channel capacity can be increased by applying MIMO to LMS communication and enhances with the increasing number of the antennas.%为更好研究分布式双极化卫星移动MIMO通信系统，在对其信道特性进行分析的基础上，建立了信道模型，计算该信道模型的二阶统计量并估算系统信道容量。
模型保证子信道之间的相关性与信道的统计特性不变，并考虑多普勒频谱扩展对小尺度衰落的影响。
通信原理第4章信道
第4章 信道
4.0 信道的定义及分类 4.1 无线信道 4.2 有线信道 4.3 信道数学模型 4.4 信道特性及其对信号传输的影响 4.5 信道中的噪声 4.6 信道容量
2
本章教学目的：了解各种实际信道、信
道的数学模型和信道容量的概念。
本章的讨论思路：通过介绍实际信道的例
子，在此基础上归纳信道的特性,阐述信道的 数学模型，最后简介了信道容量的概念。
信道模型的分类： 调制信道 编码信道
信 息 源 信 源 编 码 加 密 信 道 编 码 数 字 调 制 数 字 解 调 信 道 译 码 解 密 信 源 译 码 受 信 者
信道 噪声源
调制信道 编码信道
31
4.3.1 调制信道模型
有一对（或多对）输入端和一对（或多对）输出端； 绝大多数的信道都是线性的，即满足线性叠加原理；
41
相位－频率畸变
指相位－频率特性偏离线性关系所引起的畸变。
1、理想相频特性是一直线
群延迟－频率特性
|H( )|
d ( ) ( ) d
( ) td
O (b) td
K0
O (a)
O (c)
42
2、实际电话信道的群延迟特性 一种典型的音频电话信道的群延迟特性。
25
光纤呈圆柱形，由芯、封套和外套三部分组成(如 图所示)。芯是光纤最中心的部分，它由一条或多 条非常细的玻璃或塑料纤维线构成，每根纤维线都 有它自己的封套。由于这一玻璃或塑料封套涂层的 折射率比芯线低，因此可使光波保持在芯线内。环 绕一束或多束有封套纤维的外套由若干塑料或其它 材料层构成，以防止外部的潮湿气体侵入，并可防 止磨损或挤压等伤害。
卫星通信中星载信道估计与改进技术
卫星通信中星载信道估计与改进技术星载信道估计与改进技术在卫星通信中具有重要意义。
卫星通信作为一种重要的通信方式，已经广泛应用于军事、民用等领域。
卫星通信的可靠性和稳定性直接影响着通信的质量和效果。
因此，如何准确地估计星载信道，提高通信质量，成为了卫星通信中亟待解决的问题。
首先，我们需要了解星载信道的定义和特点。
星载信道是指信号在卫星与地面站之间的传输路径，包括信号插入相位、信道滤波、多径影响等因素。
由于地球的自转和多普勒频移等原因，星载信道具有时变性、频率选择性和多路径传播的特点，给信号的传输带来了一定的困难。
在卫星通信中，准确估计星载信道的关键在于信道特性的描述和信号参数的估计。
信道特性描述主要包括星载信道插入相位和星载信道增益等参数。
插入相位是指信号进入星载信道时所受到的相位突变，该相位突变会引起信号的相位偏移。
星载信道增益是指信道对信号功率的衰减。
在通信过程中，插入相位和星载信道增益的准确估计对信号的接收和解调具有重要影响。
为了准确估计星载信道，研究人员提出了多种改进技术。
其中一种常用的方法是采用自适应滤波器来提取星载信道的特征。
自适应滤波器根据接收信号的特性和待估计的参数，调整滤波器的参数，以减小星载信道对信号的影响。
这种方法可以显著提高信号的接收质量，减小误码率。
另一种常用的改进技术是基于机器学习算法的星载信道估计方法。
机器学习算法通过对大量数据的学习和训练，可以自动识别信道的特征和模式，从而准确估计星载信道的参数。
这种方法无需建立复杂的数学模型，能够更好地适应各种信道环境的变化。
此外，研究人员还通过引入码字结构和调制技术的改进，提高了星载信道的估计性能。
码字结构可以提高信号的冗余度和容灾能力，增加系统的抗干扰能力和误码率性能。
调制技术可以调整信号的频谱特性，减小星载信道对信号的失真和衰减，提高信号的传输质量。
在卫星通信中，星载信道估计与改进技术的应用还面临一些挑战。
首先是星载信道的时变性和频率选择性，这导致信道参数随时间和频率的变化而变化，需要实时的估计和调整。
卫星移动通信系统的多普勒性能分析研究-通信工程
第1章绪论1.1课题研究目的和意义及国内外研究现状1.1.1课题研究的目的和意义本课题所研究的内容是对卫星移动通信系统中的多普勒效应进行分析，如果卫星与卫星之间或者卫星与移动用户终端之间或者卫星与地面基站之间存在相对运动，那么接收端所接收到的到的发射端载频会产生一定的频移，由于卫星与基站之间的相对运动所引起的附加频移被称为多普勒频移。
采用相关解调的数字通信受多普勒频移的影响相对较大。
如果相对运行速度较小，多普勒频移较小，此影响可以忽略不计。
如果存在着很大的相对径向运动，会产生较大的多普勒频移，这种情况就必须考虑多普勒效应对移动通信系统的影响，而且由于目前的移动通信网络中所使用的频段正在慢慢加大，频率的提高（即波长的减小）也会使多普勒频移增大，这些原因导致多普勒频移成为影响移动卫星通信系统的一个关键因素。
在卫星移动通信系统中，如果接收端接所接收到的频率与波源所产生的的实际频率之间发生了较大的多普勒频移，会使得接收端没有办法进行正确的解调，而使通信系统的效率下降。
为了解决通信系统被多普勒频移所影响这一问题，就需对多普勒效应的特点和变化的规律进行深入的研究，进而得出相应的解决方法。
1.2国内外研究现状1.2.1卫星移动通信的多普勒效应国内外的研究现状（1）国外研究现状文献[1]直接运用了几何分析法对通信卫星和地面移动终端的相对移动速度进行了计算,从而得出多普勒的频移值和变化率，这种方法被国内外对多普勒效应的研究所引用，但是这个文献中所给出的多普勒公式并不适用于所有的椭圆轨道，也没有体现多普勒频移的大小与卫星的参数之间的关系。
文献[2]首先研究的是用户仰角、卫星的轨迹与卫星到地面基站之间距离的时变关系，然后计算出可视时间段内不同用户仰角下的多普勒频移的大小，这种方法非常直接的展示了在可视时间段内的多普勒“S”型变化曲线，但是这种方法需要以最大用户仰角作为参数，并不能得出卫星运行一段时间内的多普勒辩护率。
卫星通信关键技术研究讲解学习
卫星通信关键技术研究卫星通信关键技术研究小组成员：冉文，李鹏翔，杨亚飞小组分工：冉文（学号：15085208210015）：程序审查，论文校订李鹏翔（学号：15085208210008）：收集资料，编辑文献，结果分析杨亚飞（学号：15085208210023）：仿真程序设计专业：电子与通信工程引言卫星通信系统具有覆盖范围广、受地理环境因素影响小等特点,从而使得卫星通信成为当前通信领域中迅速发展的研宄方向和现代信息交换强有力的手段之一。
目前,下一代卫星通信网络正朝着更高速率、更大带宽的方向发展,其与地面通信网络联合组成全球无缝覆盖的信息交换网络。
随着空间通信技术的飞速发展和业务需求的急速增长,有限的无线资源与多媒体业务不断提高的QoS要求之间的矛盾曰益尖锐,使得设计可以支持高速、高质量多媒体传输的资源管理策略成为当前空间通信领域关注的重点。
同时,卫星组网技术直接关系到卫星网络能否实现全球覆盖以及卫星网络的可扩展性问题,是卫星通信系统研宂中的关键问题。
相应的,路由协议、链路切换等都要针对卫星网络的特点重新设计,以星上路由交换为核心的新型卫星通信系统是空间通信领域的另一个研究重点。
卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。
它是微波通信和航天技术基础上发展起来的一门新兴的无线通信技术，所使用的无线电波频率为微波频段(300MHz～300GHz，即波段lm～1min)。
这种利用人造地球卫星在地球站之间进行通信的通信系统，则称为卫星通信系统，而把用于现实通信目的的人造卫星称为通信卫星，其作用相当于离地面很高的中继站，因此，可以认为卫星通信是地面微波中继通信的继承和发展，是微波接力通向太空的延伸。
卫星通信是空间通信的一种形式，它主要包括卫星固定通信、卫星移动通信和卫星直接广播三大领域。
由于卫星通信具有覆盖面大、频带宽、容量大、适用于多种业务、性能稳定可靠、机动灵活、不受地理条件限制、成本与通信距离无关等优点。
卫星通信信道的传输特性及vsat下行链路具体仿真模型的建立
图1-1使用蒙特卡罗方法进行通信系统误码率仿真模型框图
如图1.1，使用MC方法进行仿真步骤如下：
（1）生成输入比特序列采样值A(k) k=1,2,3…….
（2）通过功能模块处理采样数据，并且产生输出序列Y(k)
（3）估计E(g(Y(k)); (1-2-1)
（4）与理论值BPSK和QPSK的误码率进行比较
中国的VSAT系统发展至今，已经形成种类齐全(话音、数据、单向、双向等)，规模庞大(几千个用户站)和运行稳定可靠的专业服务体系。
利用Ka波段[1](30/20GHz)或更高频段构成卫星通信系统是未来的发展趋势。因此，研究和开发Ka频段的卫星通信系统对我国未来卫星通信事业的发展有着及其重要的意义。对于Ka频段的卫星通信系统，由降雨引起的电波衰减是影响卫星通信线路传输质量的一个重要因素，准确的把握降雨衰减特性和补偿降雨衰减的方法研究，成为实现该系统的关键性问题之一。
而另外一些模型中[3]认为固定卫星通信系统的乘性干扰的包络符合如下的随机分布：A和U分别表示等效低通雨衰信道的包络和相位,二者均为随机变量,其分布特性由天气条件决定,它们均服从高斯分布,其概率密度函数分别表示如下[7]:
(1-3-1)
其中 为信号包络的概率密度函数, 是信号相位的概率密度函数. 和 分别是信号包络和相位的标准差,而 和 分别为相应的均值.。不同天气条件下，认为卫星通信信道包络的乘性干扰符合高斯分布(幅度和相位都为高斯分布)。而本文着重对降雨和对流层闪烁等混合天气因素的影响进行了仿真研究。
基于卫星移动通信的网络移动建模
星移动信道 的误码率、 频繁切换及时延特性对 Ｔ Ｐ Ｐ协议 的 Ｃ／ Ｉ 性 能有很大影 响 】 用隧道技术 会引起传输性 能 的恶化 ，使
行性 ，并定量分析 由协议设计和使用隧道对传输 性能产生的 影响，需要利用仿真软件对其进行建模 分析 。
（ 报头开销增大 、传输效率 降低） 。为了进一步论证 方案的可
ｃ ａ ｎ ｌ ｓｓｍｕ ａ ｅ ， ｈ ｈ ｎ ｅ ｉ ｌ ｔ ｄ ｔ ｅ ＢＭ ＳＣ— ｉ ＮＥＭ Ｏ ｄ ｌ ａ ｅ ｎ ｍｏｂ ｌ ａｅ ｌｔ ｏ ｍｏ ｅ ｓ ｄ ｏ ｂ ｉ ｓ ｔ ｌ ｅｃ ｍｍｕｎ ｃ ｔ ｎ ｗｈ ｃ ａ ｉ ｕ ａｅ ｔ ｅ ｔａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｐｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｄａａ ｅ ｉ ｉ ａ ｉ ｉ ｈ ｃ ｎ ｓｍ ｌｔ ｎ ｍｉｓｏ ｒｏ ｍａ ｃ ｆＩ ｏ ｈ ｒ Ｐ ｔ
Ｎｅ ｗｏ ｋ Ｍ ｏ ｌ ｙ Ｍ ｏ ｅ ｉ ｇ Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｒ ｂｉ ｔ ｄ ｌ ｓ ｄ ｏ ｉ ｎ
Ｍ ｏ ｉ ａ ｅｌ ｅＣｏ ｍ ｕ ｉａ ｉｎ ｂ ｌ Ｓ ｔｌ ｔ ｍ ｅ ｉ ｎ ｃ ｔｏ
Ｆ ＥＮＧ － ｎ ． Ｙｕ ｌ ｇ ＺＨＡＮＧ ｅ ｏ Ｗ ｉ
（ｉ ｌｔ ｎ ｒｉｉｇＣ ｎｅ， ｈ ｎｉｎ ｔｒｒｆＣｏｌｇ， ｈ ｎｉｎ １０ ３ Ｓｍｕａｏ ａ ｎ ｅｔｒＺ ｅｊ ｇＷａｅｃａｔ ｌ ｅＺ ｅｊ ｇ２ ２ ０ ） ｉ Ｔ ｎ ａ ｅ ａ
［ ｂ ｔａｔ Ａ ｓ ｃ］Ｕｎ ｅ ｈ ｅｅｒｈ ｂ ｃｇｏ ｎ ｆｔｅｎｔ ｏｋｍｏ ｉｔ ａｅ ｎ ｍｏ ｉ ａｅｌｅｃｍｍｕ ｉ ｔ ｎ ｕｉｇ ｔｅｎ ｔ ｒ ｉ ｌｔ ｎ ｒ ｄｒｔｅｒｓａｃ ａｋ ｒｕ ｄｏ ｈ ｅｗ ｒ ｂｌｙｂ ｓｄ ｏ ｂｌ ｓｔｌｔ ｏ ｉ ｅ ｉ ｎｃ ｉ ， ｓ ｈ ｅｗｏｋ ｓ ａ ｏ ａｏ ｎ ｍｕ ｉ
卫星移动通信系统体系设计及应用模型
Ａｂｓ ｒ ｔ ｔ ａｃ ：Ｆｏ ｅ ｅ ｏ ｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ｕｎ ￣ ’ ａ ｅｌｔ ｏ ｌ ｏ ｍｕｎｉａｉ ｎ ｓ ｒ ｉｅ ｒｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｈ ｏ ｔ ｓ ｓ ｔｌｉｅ ｍ ｂｉ ｃ ｍ ｅ ｃ ｔｏ ｅ ｖｃ ｓ，ｃ ｓｒ ｃ ｉ ｏ ｅ ｔｃ ｏ ａｅｌｔ ｂｉｅ ｏｎ ｔｕ ｔｎｇ ｄ ｍ ｓｉ ｗｎ ｓ ｔｌｉｅ ｍｏ ｌ ｃ ｍｍ ｕ ｃ ｔｏ ｓ ｓｅ ｏ ｎｉａ ｉｎ ｙ ｔ ｍｓ， ｔ ｉ ｐ ｒ ｐｒ ｐ ｓ ｄ ａ ｉ ｄ ｆｓ ｔｌｉｅ ｍ ｏ ｉｅ ｃ ｍ ｍｕｎｃａｉ ｙ ｔｍ ａ ｃ ｔｃ ｕ ｅ ａ ｅ ｏ ｔ ｈ ｓ ｐａ ｅ ｏ ｏ ｅ ｋ ｎ ｏ ａｅ ｌｔ ｂ ｌ ｏ ｉ ｔｏｎ ｓ ｓｅ ｒ ｈｉ ｔ ｒ ｂ ｓ ｄ ｎ ｈｅ ｅ ｃ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｆｓ ｔ ｌｉｅ ｍ ｏ ｉｅ ｃ ｍｍ ｕ ｃ ｔｏ ｈａ ａ ｔｒｓｉｓ ｏ ａ ｅｌｔ ｂ ｌ ｏ ｎｉａｉ ｎ．Ｔｈｅ ｔａ ｓ ｓｉ ｎ ｍｏｄ ｌ ｃ ｍ ｍｕｎｉａｉ ｎ ｍｅ ａ ｉｍ ｎｄ ｍｅ ｓ ｇ ｔｕｃ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｅ， ｏ ｃ ｔｏ ｃｈ ｎ ｓ ａ ｓ ａ ｅ ｓｒ —
ｔ ｒ ｅ －ｌｙ ｒｔａ ｍ ｉｓｏ ｏ ｌ ｕ ｅ ｕｓ ｄ ３ ａ ｅ ｒ ｎｓ ｓ ｉ ｎ ｍ ｄｅ ，ｗｈｉｈ ｄ ｖｄｅ ａｅ ｌｔ ｈａ ｎｅ ｎｏ ｄｉｆｒ ｎｔｌｇ ｃ ｌｃ ｎ ｌ ｎ ａ ｐ ｃｆｃ ｓｇｎ ｌ ｃ ｉ ｉ ｄ ｓ ｔｌｉｅ ｃ ｎ ｌｉ ｔ ｆｅ ｅ ｏ ｉ ａ ｈａ ｎｅ ，ａ ｄ ｈ ｄ ｓ ｅ ｉｉ ｉ ａ ｒ ｔ ｃ ｄ ｎ ｔ ｄ， ｃ ｉ ｇ ｒ ｔ ａ ｄ ｆｅ ｕｅ ｃ ａ ｅ， ｏ ｉ ｇ ｍｅｈｏ ｏｄ ｎ ａｅ ｎ ｒ ｑ ｎ ｙ．Ａｉ ｎ ｔｔ ｓ ｙ ｔ ｍ ，ｐａ ｉ ｏ ｅ ｆｓ ｔｌｉｅ ｍｏ ｌ ｏ ｍｕｎｃ ｔｏ ｍｉ ｇ ａ ｈｉ ｓ ｓｅ ｇｎｇ ｍ ｄ ｌｏ ａｅ ｌｔ ｂｉｅ ｃ ｍ ｉａ ｉｎｓ
12移动通信信道解析
二次波散布于空间，甚至到达阻挡体的背面，这称绕射波 （4）散射波：电波遇到阻碍物表面粗糙或体积小，但数目多时，会
在其表面发生散射，形成散射波 （5）地表面波：沿地球表面传播 忽略不计
1.2 移动通信信道
第1章 移动通信技术基础
造卫星中继、光导纤维以及光波视距传播等传输媒介构成的广义信道
1.2 移动通信信道
第1章 移动通信技术基础
● 随参信道：信道特性随时间随机快速变化
若传输媒介随时间随机快速变化，则构成的广义信道通常属于随参信道 例如：陆地移动信道、短波电离层反射信道、超短波流星余迹散射信道、超 短波及微波对流层散射信道、超短波电离层散射以及超短波视距饶射等信道
0
3 km
hga 15 km
海平面
注：传播距离不足15Km时，则hga为3Km到实际距离间的平均海拔高度
1.2 移动通信信道
第1章 移动通信技术基础
b、移动台天线有效高度：hm 指天线在当地地面上的高度 它是随机变化的，例如：放在口袋约1m，放在耳边约1.5m
（2）、地物（地区）的分类与定义
开阔地：无高大树木、建筑物等。如农田、 荒野、 广场、 沙漠等 郊区：有障碍物但不稠密。如有少量的低层房屋或小树林等 市区：有较密集的建筑物和高层楼房。
合成信号振幅发生深度且快速的起伏，所以称之为快衰落。 因为多径衰落的信号包络服从瑞利分布，因此又被称为瑞利衰落。
多径衰落 = 快衰落 = 瑞利衰落
2、阴影效应与慢衰落 由于MS不断移动，电波传播路径上的地形，地物不断变化，它造
成的衰落比多径效应引起的快衰落要慢的多，所以叫慢衰落
无人机测控与通信系统信道传输特性研究
无人机测控与通信系统信道传输特性研究陈远友(中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄050081)摘要无人机测控与通信地空视距链路一般工作在低仰角移动通信模式，信号传输受地面复杂环境影响造成多径效应、多普勒效应和阴影效应等导致接收信号的衰落，其衰落特性不能用单一的概率分布函数来描述。
针对该链路的具体特性，采用状态数为3 的高动态M ark ov信道模型描述其传播特性并进行了仿真分析，仿真结果表明，信道传输特性必须考虑多径、阴影和多普勒的综合影响，简化的信道模型可能对那些在复杂环境获得的试验数据的分析带来不利影响。
关键词无人机;信道特性;多径效应;阴影效应;M ark ov中图分类号TN911. 22 文献标识码 A 文章编号1003 － 3106( 2014) 03 － 0015 － 03Ｒese a r c h o n C hann el C ha r a c t e r is t ics of UAV TT＆C andC o mm un ic at io n Sys t e mC HEN Yuan-yo u(Th e54t hＲe se ar c h In st i t u te o f C E T C，Sh i j i a z huang H eb e i 050081，Ch i na)A b s t r a c t The g r o und-air LO S da talink of UAV TT＆C and c o mmunicati o n s y stem o perates g enerall y a t l ow ele v ati o n，and the im- pacts of c o mple x g r o und en v ir o nment o n si g nal transmissi o n must be c o n sidered，such as multipath e ff ects，D o ppler e ff ects，shad ow e ff ects，etc〃w hich re sult in recei v ed si g nal f adin g〃 The f adin g can’t a l w a y s be succinctl y summari z ed in simple anal y tic fo rmulas〃 A sta- tistic al m o del w ith thre e-sta te M ark ov chain fo r the UAV LO S channel is presented〃 The simulati o n re sults sh ow that the shad ow e ff ec ts must be c o nsidered t og e ther w ith o ther f act o r s〃K ey wo r d s UAV; channel characteristics; multipath e ff ects; shad ow e ff ects;M ark ov0 引言在现有的无人机系统中，地空视距链路承担着测控与通信系统的重要作用，为了延伸作用距离，视距链路大多在远距离低仰角情况下进行移动通信，受到多种因素的影响［1］，电波传播环境十分复杂。
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需要对歼击 机的高速武器平 台建 立合适的高动态信道模 型。 关键词 ：高速武器平 台；歼击机 ；多普勒频移 ；信道建模
中图分类号 ：ＴＮ９２７
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１００３—０１０７（２０１ ６１Ｏｌ一００８０－０４
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｗｅａｐｏｎｓ ｐｌａｔｆｏｒｍｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｗａｒ ｃｒａｆｔ ａｎｄ ｃｏｍ ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ
ｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄ．ｓａｔｅｌｌｉｔｅｃｏｍ ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ ｉｓｔｈｅｂｅｓｔｃｈｏｉｃｅｔｏｓａｔｉｓｆｙｔｈｉｓｄｅｍａｎｄＡｓａ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆｔｈｅＤｏｐｐｌｅｒｓｈｉＥｅｖｅｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎａｎｄｈｉｇｈｏｒｄｅｒａｃｃｅ￣ｒａｔｉｏｎｉｎＶｏｄｕｃｅｄｂｙｈｉｇｈｓｐｅｅｄｍｏｖｅ－
过去 的研究大 多集 中在利用各 种方法 补偿 多普勒 频移 ，但对多普勒频移 的变化趋势 的研究并不多 。文献问 的作者研究 了在赤道处观察 赤道面 的圆轨道 ＬＥＯ卫 星 的多普勒频移变化趋势 。文献 得 出了椭 圆轨道卫星 随 仰角变化 的多普勒频偏公式 。文献【５Ｊ 描 述 了观察点在 地 面某一 固定点处 的 圆轨道 ＬＥＯ卫 星的多普勒频 偏变化 特性 ，并推导 出了归一化多普勒频率 的数 学表达式 。但 是上述文献都是在地球 固定观察点 ，得 出卫星相对观察 点 的多普勒频移变化特性 ，并未对移 动终端 的运动产 生 的多普勒频移特性进行分析 。
电子 质 量 （２０１６第 １期）
卫星移动通信中的高 动态信 道模 型
卫星移 动通信中的高动态信道模型
Ｔｈｅ Ｈ ｉｇｈ Ｄｙｎａｍ ｉｃ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｍ ｏｄｅｌ ｉｎ Ｍ ｏｂｉｌｅ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ
王雅 慧，谢斯 林，徐键 卉（解放 军理工大学通信 工程学院研究生 ３队，江 苏 南 京 ２１０００７）
ＣＬＣ ｎｕｍｂｅｒ：ＴＮ９２７
Ｄｏｃｕｍｅｎｔ ｃｏｄｅ：Ａ
Ａｒｔｉｃｌｅ ＩＤ：１００３—０１０７（２０１６）０１—００８０一ｏ４
Ｏ引言
第一 次世 界大战初 期 ，飞机就被用在 战场上指引炮 兵射击 、侦查和轰炸 。至此歼击机开始登上 了战争舞 台。 此后 ，歼击 机在速度 、火力和高度等方 面不 断改进 ，在海 陆空作 战中起 着至关重要 的作用 。战场信 息复杂多变 ， 需 要作 战歼击机时刻将 战场信息反馈到控制 中心 ，地面 上 的移 动基 站显然不能保证通信稳定 ，而具有 覆盖范 围 广 ；组 网迅 速 、灵 活 ；生存 能力强优点 的卫星移 动通信则 是满足这一需求的最佳手段＿１１。卫星移 动通信系统一般 由空间段 、地面段和用户段组成 。其 中的空间段可 以使 用 ＧＳＯ卫星或非 ＧＳＯ卫 星 口ＬＥＯ、ＭＥＯ、ＨＥＯ等），ＧＳＯ 卫 星位 于赤道面的圆轨道上 ，保 持在空 间中的一个 固定 位 置 ，稳定 点距 离地 面 ３６０００ｋｍ，此时地 面天 线不需 要 跟踪运 动中的卫星 。而非 ＧＳＯ卫星则 是随着地球 自转 会 相对地球 高速运 动 ，需要 地面站 时刻跟踪 ，以保证 正 常通信闭。由于歼击机 在战场上 的飞行速度 和加速度都 很 大 ，此 时 ，歼击 机无论 是与 ＧＳＯ卫 星或是 非 ＧＳＯ卫星 的相对 速度 都会非 常大 ，这样会造 成通 信信 号严重 的 时间选择 性衰落 ，在频域 表现为信号 的大 多普 勒频移和
Ｗ ａｎｇ Ｙａ－ｈｕｉ，Ｘｉｅ Ｓｉ－ｌｉｎ，Ｘｕ Ｊｉａｎ－ｈｕｉ（Ｐｏｓｔｇｒａｄｕａｔｅ Ｔｅａｍ ３ ＩＣＥ，ＰＬＡＵＳＴ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００７）
摘 要 ：歼击机等高速武器 平台与通信系统结合是未 来的发展趋势 ，卫 星通信是满 足这一需求 的最佳 手 段 。高速运动会引起 大多普勒频移且存在一 阶甚 至二阶频率变化率 ，为了保障通信 的可靠性 和稳 定性 ，
ｍｅｎｔ，ｔｈｅｈｉｇｈｄｙｎａｍｉｃｃｈａｎｎｅｌｍｏｄｅｌｓｈｏｕｌｄ ｂｅｂｕｉｌｔｔｏｋｅｅｐｃｏｍｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｔａｂｌｅａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ． Ｋｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｗｅａｐｏｎｓ ｐｌａｔｆｏｒｍｓ；ｗａｒ ｃｒａｆｔ；Ｄｏｐｐｌｅｒ ｓｈｉｆｔ；ｃｈａｎｎｅｌ ｍ ｏｄｅｌ
本文在查 阅了大量关于歼击机 的资料后 ，对歼击机 的与 ＧＳＯ卫 星之间的相对高速运 动产生 的多普勒频移
作者 简 介 ：王 雅 慧 （１９９１一），女 ，硕 士 研究 生 ，主 要研 究 方 向 为卫 星 通信 ； 谢 斯 林 （１９９１一），男 ，硕 士 研 究生 ，主 要研 究 方 向 为卫 星 通信 ； 徐键 卉 （１９９０一），女 ，硕 士研 究 生 ，主 要研 究 方 向 为 深空 通 信 。
８０
卫星移动通信 中的高动态信遭模 型
电子质量 （２０１６第 １期）
变化 形式 经行 了描 述和仿 真 ，并在 此基础勒频移
１．１多普勒效应
由于通信 双方 的相对 运动 ，会使接 收信 号的频率发 生变化 ，称此 现象 为多普勒效应 。由于 多普 勒效应引起 的附加频移称 为多普勒频 移 ，可用下式表示 ：
高 阶多普勒频率变化率 。此 时 ，需要采 用载波捕获跟踪 技术对多普勒频移进行抑制 。由于多普勒频移越大 ，载 波 捕获时间越 长 ；多普 勒频移 变化越快 ，载波 捕获跟 踪 的性能越差 ，因此需要对歼击机 高速运动下 的多普勒 频 移变化形式进行描述分析 ，并借 助这些变化 以便更好 的 补偿多普勒频移 ，让歼击机在实 际战场 中保证 与控制 中 心 的稳定迅速通信 。