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Ka频段卫星通信系统雨衰混合补偿算法[精选]

2019-06-26 07:05 网络整理 教案网

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此次发射的卫星是中国通信技术试验系列卫星的首颗星,主要用于开展ka频段宽带通信技术试验。此外,“实践十三号”卫星完成试验验证后,转入ka频段宽带通信试验业务,纳入“中星”卫星系列,命名为中星十六号卫星,使我国成为继美、欧等少数发达国家后掌握ka频段宽带通信这一先进技术的国家,可为高铁、船舶、飞机等移动载体上的用户提供优良的宽带服务。160cm-180cm天线可视卫星功率大小来收c频段卫星。

同时,由于通信需求的增加, 应用高频段实现大容量、高速率、高可靠性的信息传输成为必然趋势。然而,通信频率的提高使无线电波 在大气中传播受到的衰减也在增大,如Ka波段20—30 GI{z,雨衰可达到几十分贝,这在很大程度上限制了 系统的实用性,因此,需要采取高效的雨衰补偿对策缓解降雨的影响。目前所采用的抗雨衰技术主要有分 集技术、功率控制技术、自适应技术、信号处理技术和混合技术等’21。对于I<a频段通信系统,单一运用现 有的这些抗雨衰技术还不能达到较高补偿雨衰的目标,有时还会产生较大的补偿误差。 笔者主要基于前向一步线性预测原理,提出一种自适应功率控制技术与速率分集技术相结合的混合 补偿雨衰方法。该方法根据实测值预测降雨衰减值,进而控制地面终端根据雨衰大小调节其发射功率, 当发射功率达到最大值且雨衰仍然偏大时,适当降低信息传输速率,以进一步补偿降雨衰减。通过仿 真,验证了方法的可行性。 收稿日期:2014JD7-17 作者简介:于淼(1989一),女,吉林松原人衰变率算法公式,吉林大学硕士研究生,主要从事卫星通信研究,(Tel)86-13180786996(E—mail) yuna0916819816@sina.com;康健(1961一),男,长春人,吉林大学教授,硕士生导师,主要从事卫星通信信道和无线 信道传播特性研究,(Tel)86 18643190016(E-mail)k趴商@jlu.edu.cn。

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万方数据 34 吉林大学学报(信息科学版) 第33卷 1自适应功率控制技术算法 自适应功率控制技术是指在降雨期间对链路雨衰进行估计,根据衰减量调整地面站的发射电平, 使卫星转发器接收到的地面站发射信号电平与晴空时基本相同,从而抵消了降雨对电波信号形成的衰 减口’4]。笔者应用线性预测的方法实现雨衰值的估计。 随机过程石(n)的一步前向线性预测利用第n时刻之前自身的p个数据戈(n一1),戈(n一2),…, 戈(n—p)的加权线性组合预测该时刻的值曼(n)‘5’6]。令工(n)=[髫(凡一f),戈(n一2t),…, 戈(几一pt)]7表示Ka波段n时刻前等间隔的雨衰数据构成的信号矢量,其中p为预测模型的阶数, £为时间间隔,用m表示已知数据的总数,一般m>p,则下一时刻的雨衰估计值 其中滤波器的权矢量为嘶=[口:川,oP’,…,02’],这里ol代表p阶预测模型的第Jj}个系数,.|}=1,2,…,p。由文献[6]可知,一步前向线性预测过程与AR(Autoreg Ressive)模型互为逆系统,且AR模型的系数 矢量估计的共轭再取相反数就是线性预测过程的系数矢量估计值。因此,可通过Burg算法与 Levison.Durbin算法相结合求出AR过程的系数估计,进而得出嘶值。

isdn:综合业务数字网 目前我国多采用n-isdn窄带isdn,采用基本速率接口(bri),即2b+d,其中b为64kbps速率的数字信道,d为16kbps速率的数字信道 lan:以太网 即五类线接入,根据不同的需要,可以建成10m或100m以太网 optical:光纤接入 高稳定性,高带宽,传输距离远 pots:传统电话线拨号方式 wireless:无线接入 cnr是catv使用docsis产品发展高速数据网络的最重要的网络指标之一 docsis规定cnr必须保证网络以每秒100个数据包(包长1500byte)的速度传输,准确率在99%以上。由于测量数据的误差,拟合出来的“位移-时间”表达式为y=4.9152x2-0.0011x-2e-05,但是我们可以看到其中的x项系数及常数项相对x2项系数小得多,故这两项可视为误差,忽略不计,即得y=4.9152x2。2.3 物理意义通过编码可以实现有噪信道上可靠的信息传输有噪信道可靠传输的信息率的上界是信道容量c在码长及发送信息速率一定时。

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的l/2。若适当减小尺。的值,则能增大信噪比,进而 减小误码率。由于降雨衰落信道是不确定的,因此,需要对增益G的值进行估计,其估计式为 (12)其中参数m和盯2分别是随机变量x=ln G的均值和方差,口是衰落因子,口=e~an=e。砒h,正是衰落 信道的多普勒频移,死为符号采样间隔,0<口<l。 为了使估计信道增益和真实信道增益的差值尽量小,这里引人一个修正余量K,其表达式为 (13)其中Gmn为信道增益的阈值,G。。。=e一9。“l‰t-,Q(戈)=1/2e如(石肛),P。。。是系统的中断概率。 此时信噪比的估计式为 (14)10尺bK 、7Ka频段卫星通信系统的最大传输速率记作R。。,将其带入式(14)中,可得到在自适应功率控制后的 雨衰信道下最大信息速率时的信噪比估计值厶~。而卫星系统要求的中断概率是0.01%,其误码率应达 到10。[8],假设此时对应的信噪比为,o。因此,需保证速率分集补偿后的信噪比至少等于,o。可通过对 自适应功率控制补偿后信道的误码率进行仿真得到,o的值[8’9],进而计算出信噪比的比值 ‘15)式(15)表明,信息速率R。的调整与,6fg大小有关。令R。

但这样会大大折寿(估计1000小时,使用一段时间后慢慢变电老虎,光衰),但我也没超频使用,就900ma600mw那样吧 出孔功率就有480mw 这样在至少在1年内光衰不大。**设地球为K系,飞船B为K’系,飞船A中的尺则为运动物体,若u=v为K’系相对K系的速率,则是尺相对地球的速率,尺在K’系中的速率为这就是尺相对观察者的速率,用表示之,则B中观察者测得A中米尺的长度是**(1807)一光源在K’系的原点O’发出一光线,此光线X’Y’平面内与X’轴的夹角为θ’。二、实验设备(规格、型号) 实验设备(规格、型号)三、实验记录及数据处理 表 1.试件相关数据 应 变 片 到 中 性 层 距 离(mm) y1 y2 y3 y4 y5 -20 -10 0 10 20 宽度 高度 跨度 梁 的 尺 寸 和 有 关 数 据 b= h= l= mm mm mm mm gpa载荷距离 a= 弹性模量 e= 泊松比 惯性矩 υ=iz=bh3/12=m4表 2.实验数据记录 载荷 n p Δp 各 测 点 电 1 ε1 Δε1 平均值阻 应 变 仪 数 με2ε2 Δε2 平均值3ε3 Δε3 平均值4ε4 Δε4 平均值5ε5 Δε5 平均值四、实验结果计算与分析 1、画出应变布示意图2、实验计算 — 根据测得的各点应变值ε1 求出应变增量平均值Δε1,代入胡克定律计算各点的实验应力 值,因 1με=10-6ε,所以各点实验应变力为σi 实=Ε×Δεi×10-6 3、理论值计算 载荷增量为Δp,弯曲增量Δm=Δp·a/2,故各点应力的理论值为:σi 理=(Δm·yi)/iz 4、实验值与理论值的比较 测 点 1 2 3 4 5 5、绘制实验应力值和理论力值的分布图 分别认横坐标表示各测点的应力σi 实和σi 理,以坐标轴表示各点测距梁中性层位置 yi,选用合适的比例绘出应力分布图。

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笔者选取长春地区(43.9。N,125.22。E,海拔236.8 m)在Ka频段的等时间间隔雨衰数据进行分析, 卫星轨道位置为92。E。对ITu—R(Intemational Telecommunication Union—Recommendations)雨衰模型””1 进行仿真可得到长春地区不同时间概率下的30 GHz信号的雨衰值曲线(见图2)。 由图2可知,年平均小于0.02%的时间其雨衰值超过34 dB,这里设34 dB为功率补偿的极限值。 为使可用率达到99.99%,则当雨衰超过34 dB时,应适当降低信息速率。同时从图2中可以看出,雨衰 超过44 dB的时间百分比小于o.0l%。由于缺乏Ka波段实测雨衰数据,因此,笔者应用不同频率衰减 转换公式,由Ku波段雨衰数据转换成Ka频段的雨衰数据作为雨衰真实值4’15j。图3显示了2013年 5月27日在200 min的观测时间内每10 s取一个降雨衰减值的雨衰真实时间序列。从图3中可以看到, 本次选取的属于雨衰非常大的降雨过程,在[108,145]min时间内衰减较大,最大衰减值可以达到 44.67 dB,其中雨衰超过34 dB的时间占总时段的13.1%。

长春地区不同时间概率下的降雨衰减值Fig.2 Rain attenuation di任erentrain蹦l time pI。obability 降雨衰减时间序列Fig.3 Rain attenuation time series 图4为应用自适应功率控制算法所得到的补偿误差曲线。其中模型阶数p=5,已知数据数m=10, £=10 s。在雨衰超过34 dB的时段,功率控制已无法进行跟踪补偿,因此,补偿误差趋于劣化,甚至达 到十几分贝。同时,在雨衰速率变化大时,误差也会增大。图5为信息速率随观测时间变化的曲线。 这里假设信道的(m,盯2)=(4.5,0.5),信息速率为2.048 Mbs,其中L的值可通过仿真自适应功率补 偿后信道的误码率曲线得到,其值为18 dB。从图5中看到,雨衰大时,速率频繁调整,最低速率为 256 kbs,可保证一般的数据通信需求。 自适应功率控制跟踪补偿误差曲线Fig.4 The eITor cunre adaptiVepower control tracking compensation 幽踊逛图5信息速率变化曲线Fig.5 Inf0珊ation rate changing cunre 图6为采用混合算法后得到的跟踪补偿误差曲线,可以看出,该算法有效地减小了雨衰较大时的补 偿误差,使其几乎全部在1 dB以内,最大补偿误差约为1.6 dB。

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图7为信道的误码率仿真曲线。从图 7中可以看到,降雨在无补偿的情况下,信道的误码率很大,但在功率控制补偿后,误码率明显减小。 万方数据 于淼,等:Ka频段卫星通信系统雨衰混合补偿算法37 同时,图7还给出了运用混合补偿算法后的误码率曲线,相比较于只应用功率控制技术的方法,其误码 率小很多,且在信噪比达到18 dB时,误码率小于10一。 10 一10图6混合技术跟踪补偿误差曲线 Fig.6 1'he mixedtechnology tI.acking compensation 4结语信噪比/dB 图7信道误码率曲线 ChaIlnelbit en-or rate cun,e 基于一步线性前向预测原理,笔者提出了自适应功率控制的方法,利用低时段的雨衰数据预测出当 前时刻Ka频段的雨衰值,再依据预测值适当增大发射功率。该预测值的误差较小,精度较高。仿真结 果表明,该方法在雨衰小时补偿误差很小。在雨衰大时,结合运用速率分集技术,根据信噪比的变化, 动态地调整信息速率,能有效减小补偿误差,保证系统可靠传输信息。 参考文献: [1]王宇飞.Ka波段多波束卫星通信系统降雨衰减补偿方法的研究[D].长春:吉林大学通信工程学院,2006. wANG Yufei.Research RainAttenuation compensation Metllods KaBand Multi—Be跏satellite communication【D CommunicationEn舀neering,Jilin University,2006. [2]ATHANASIOs DPANAGOPOUL0s, PANTEus DANIEL MARAPOGL0u, PANAYOTIs GC07ITIS. SateUite communications Ku,Ka,aIldVBands:Pmpagation Impai册ents aJld Mitigation Techniques[J]. IEEE communications Surveys&Tutorials,2004,6(3):2—14. [3]钟怀东,徐慨,侯柳英.Ka频段卫星通信上行链路自适应功率控制[J].计算机工程,2009,35(10):107—109. zHONC Huaidong, xu Kai, H0u uuying. uplink Adaptive Power Contml KaBand SateUite Communication[J]. Computer En舀nee—ng,20D9,35(10):107—109. [4]康健,王宇飞,刘义.Ka波段卫星通信上行链路功率控制算法[J].吉林大学学报:信息科学版,2006,24 (5):484-487. KANG JiaIl, wANG Yufei, uU Yi. Research 0pen—LoopUplink Power Control mgorithm KaBalld Satellite Communication[J].JounIal Jilinuniversicy:I舶nIla£ion Science Edition,2006,24(5):484487. [5]王艳岭,达新宇.Ka频段抗雨衰自适应功率控制算法[J].电子技术应用,201l,37(1):102—109. wANG Yan“ng,DA xinyu.Adaptive Power contml Algorithm Fadecounte丌neasures KaB锄d[J].Appljcation“ Electmnic Technique,201l,37(1):102—109. [6]沈福民.自适应信号处理[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001. sHEN Fumin.Adaplive signal Processing[M].xi’aJl:xi’aJl University ElectronicScience Technolog)rPress,2001. [7]MlucA sTOJANOVIc,VINcENT cHAN.Adaptive Power RatecontroI sateuitecommunications KaBand[c] Proceedings o“he IEEE Intemational Conference Communications.London,UK:IEEE,2002:2967—2972.[8]sPIR0s VENTOuRAs,IFl0K 0TuNG,cHARLEs wRENcH. Simulation sateuitesystems 0perating aboveusing Experimental Time series TmposphericAttenuation[c]IEE seminar SatelliteSystems.Pontypridd,UK:IEEE,2002:l [9]王爱华,罗伟雄.Ka频段卫星通信信道建模及系统性能仿真[J].通信学报,200l,22(9):61_69.WANG Aihua,LU0 Weixiong. Modelling KaBalld Satellite Communication Ch咖el SystemPe南marIce simulation 万方数据 38 吉林大学学报(信息科学版) 第33卷 [J].Joumal communications,2001,22(9):61.69.[10]RYuJI NAKAJO, YAsuYuKI MAEKAwA. characteristics RainAttenuation Time Variation Ka.Bandsateuite communications RainTypes EachSeason [c]2012 Intemational symposium Antenn髂andPropagation.Nagoya,J印ajl:IEEE,2012:1473一1476. 1]xIA0Yang, zHu“dong. Research RainAttenuation Ka—Bandsatellite communication system [c]IsEcs Intemational Colloquium Computing,Communication,Con呐l,蛐dM锄agement(2008 CCCM'08). GuaIlgzhou,China: IEEE,2008:412415. [12]FEucE M,cANDIuO c,x10NG HG,et a1.Long-Tem Rain Anenuation Prediction Ka.Band“nkover Venezuela[c] 2010 5m Intemational Co出rence Perv踮iveComputing锄d Applications.M耐bor,slovenija:IEEE,2010:4649. [13]ITu Recommendations P618-8.Data粕d Prediction Methods Required Earth—SpaceTelecommunication systems[s]. [s.1.]:Intemational’relecommunication union.Recommendations Press。

2003. [14]SuDARSHANA KPS,SAMARASINGHE ATLK.Rain Rate RainAttenuation Estimation KaBand SateUite communications over sri Lanka[c]201 16m Intemational conference Infomationsystems. sri L蚰ka: IEEE,20ll:1_6. [15]MARu7n 7n~MRAKAR,KALYAN BANDYOPADHYAY衰变率算法公式,ANIRBAN DE.comparison RainAttenuation Prediction Models Ku-BandBeacon Me鹊urement Satellitecommunication system[C]2010 Intemational conference signalI’mcessing Communications.B蛐galore,India:IEEE,2010:1-5. (责任编辑:何桂华) 万方数据 Ka频段卫星通信系统雨衰混合补偿算法 作者: 康健,YU Miao, KANG Jian 作者单位: 吉林大学通信工程学院,长春,130022 刊名: 吉林大学学报(信息科学版) 英文刊名: Journal JilinUniversity(Information Science Edition) 2015,33(1)引用本文格式:于淼.康健.YU Miao.KANG Jian Ka频段卫星通信系统雨衰混合补偿算法[期刊论文]-吉林大学学报(信息科学版) 2015(1)