民航Ku卫星通信系统雨衰的补偿措施

2013
民航Ku卫星通信系统雨衰的补偿措施
+张峰俊 东北空管局
一、雨衰的产生
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（4-6GHz）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。

施来补偿电磁波的雨衰。

1. 链路的衰减余量
链路的衰减余量是传统通信链路设计中常用的方法。

如C频段卫星通信链路通常留3dB余量，Ku 频段卫星通信链路通常留6dB余量。

民航Ku卫星通信系统在发射方向上一共有Modem板的发射中频、外接衰减器的数量和ODU的发射增益3个衰减量调整点，在接收方向上有外接衰减器的数量和ODU的发射增益2个衰减量调整点。

这样就能够充分保证整个Ku卫星通信系统有足够的链路衰减余量。

2. 上行链路功率控制（ULPC）
上行链路功率控制是利用本站发出的信号或卫星的信标信号，通过一定算法推算出上行链路的降雨衰减值，从而相应的增加地球站的发射功率，抵
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与降低后的速率成正比，例如速率减少至1/4时，增益为5dB。

使用纠错编码和降速率技术，可以补偿不同程度的雨衰；但随着深度的增加，有效可用容量减少。

这里，民航Ku卫星网采用的是维特比编码和FEC1/2纠错方式。

4. 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。

随着雨滴体积的增大，雨滴在水平方向的直径也逐渐增大。

此时，相比于对垂直极化波的衰减，雨滴对水平极化波的衰减更大，这也意味着在10GHz以上的频率中，垂直极化波比水平极化波的抗雨衰性能要好。

根据公式G=10lgη(πD/λ)2可知，接收天线的增益与接收天线的口径有着直接的关系，因此适
当加大接收天线的口径，可以较明显地提高天线增益。

口径越大，其增益越高，系统覆盖范围越大。

民航Ku卫星通信网采用的是上行水平极化、下行垂直极化的极化方式，一类站天线尺寸为4.5米，足以保证天线的接收增益。

5. 采用低噪声高增益的优质低噪声放大器现用于接收Ku频段卫星信号低噪声放大器，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，其增益可达到60dB。

如果受某些因素的制约，而不想或无法去增大接收天线的口径，可首先考虑使用低噪声高增益的优质低噪声放大器，而且这要比增大天线口径的成本低。

民航Ku卫星通信网一类站的低噪声放大器采用的是AnaSat公司生产的LNC，其噪声系数为0.7dB。

三、小结
与C频段卫星通信系统相比，Ku频段卫星通信系统具有天线尺寸小、波束窄、抗地面干扰好等优点，但是由于雨衰使得Ku频段卫星传输信号的衰减很大。

民航Ku卫星通信系统在设计上采用优质的低噪声放大器、4.5米的天线、充分的链路衰减余量以及上行链路功率控制等技术，使得Ku频段雨衰大的问题在一定程度上得到了补偿。

民航Ku卫星通信系统雨衰的补偿措施
作者：张峰俊
作者单位：东北空管局
刊名：
卫星与网络
英文刊名：Satellite & Network
年，卷(期)：2013(1)
引用本文格式：张峰俊民航Ku卫星通信系统雨衰的补偿措施[期刊论文]-卫星与网络 2013(1)。