民航Ku卫星通信系统雨衰的补偿措施
Ka频段卫星通信典型地区雨衰分析与补偿方法探讨
Ka频段卫星通信典型地区雨衰分析与补偿方法探讨作者：王书杰来源：《中国新通信》 2015年第15期王书杰南京莱斯信息技术股份有限公司【摘要】本文首先介绍了Ka 频段卫星通信雨衰产生机理及ITU-R 雨衰预测模型。
然后重点介绍了103° E 在轨Ka 卫星在我国各雨域地区（典型城市）的雨衰情况。
最后联系以往Ku 频段工程实施经验，总结出常用的三种Ka 频段卫星通信抗雨衰补偿方法：分集技术中的业务速率分集技术、功率控制技术中的上行链路开环功率控制技术和自适应编码技术中的自适应纠错编码技术。
【关键词】 Ka 频段卫星通信雨衰一、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。
二、雨衰产生机理与ITU-R 预测模型2.1 雨衰产生的机理依据无线电波传播的理论分析得出，雨衰对信号的直接影响是造成信号的功率降低，主要有以下三种情况：首先，雨滴等水汽凝成物将会吸收入射电波的一部分能量，并转换为热能消耗掉，同时雨滴等水汽凝成物还是二次辐射源，把部分入射电波的能量散射到周围空间。
其次，降雨还会增加天线的噪声温度，进而造成地球站接收系统噪声温度的增加，直接影响到接收系统的G/T 值，进一步降低了下行信号载噪比。
对流层对卫星信号传播的影响及解决措施
对流层对卫星信号传播的影响及解决措施发表时间：2008-12-10T09:44:16.450Z 来源：《黑龙江科技信息》供稿作者：吴浴辉[导读] 对流层对卫星传输最常见和最显著的影响是雨雪衰。
介绍了上行站的雨衰补偿措施及下行站减少雨衰影响的办法。
摘要：对流层对卫星传输最常见和最显著的影响是雨雪衰。
介绍了上行站的雨衰补偿措施及下行站减少雨衰影响的办法。
关键词：雨衰；对流层；卫星信号传播；影响；解决措施1 概论对流层对卫星通信链路的影响主要表现为吸收衰减，对流层中的水蒸气对2GHz以上的信号损伤较大，且随频率增加而影响加剧。
Ku波段（10~20GHz）除了对水蒸气吸收敏感外，对对流层中的尘埃也较为敏感。
频率在20GHz以上的信号除了以上因素外，还会出现谐振吸收，如某些频率的信号会同空气中的氧气分子产生谐振，其能量会因此被吸收。
对流层对卫星传输最常见和最显著的影响是雨雪衰。
1.1雨衰成因及一般规律当电磁信号穿过对流层时，其能量会因雨、雪、云、雾的吸收和散射而受到衰耗，衰耗的程度因信号频率，雨雪的大小及信号穿过雨雪区的路程长短而不同。
一般来说，大雨以下的雨量，对于C波段的卫星信号不会产生明显的影响。
大雨（16mm/h）时，C波段上行链路的单位雨衰量约为0.08dB/km，下行链路的单位雨衰量约0.02dB/km。
雨区的高度一般不超过10km，因此对一个仰角为40°的地面站，其卫星上行信号的最大衰耗不超过1.2dB，卫星下行信号的衰耗约0.3dB；暴雨时。
C波段上行链路的单位雨衰量小于0.5dB/km，下行链路的单位雨衰量约0.1dB/km，但雨区的高度一般小于2km，地面站仰角为40°时，卫星上行信号的最大衰耗不超过1.5dB，卫星下行信号的衰耗约0.3dB。
这种情况下的雨衰影响可以忽略，但遇到大暴雨或暴雨、雨区的高度又超过2km的情况时，雨衰对于C波段的衰耗也会相当严重。
Ku、Ka波段的卫星信号，波长短。
探讨KU波段卫星信号接收的技术问题
探讨KU波段卫星信号接收的技术问题陈步超民航西北空管局陕西省西安市710082摘要:卫星通信系统由于其覆盖面积大、通信频带宽、传输容量大等的独特优势，已经成为实现全球无缝隙个人通信和Internet空中高速通道的重要手段。
KU波段具有频带宽、干扰小、终端设备小等优点，可为高速卫星因特网、交互式多媒体通信等新业务提供更好的服务。
然而，由于在此波段的卫星通信中，除了与其它无线传输相类似的干扰外，电波在空间传输时来自自然界的很多干扰因素.本文就KU频段移动卫星通信的几个关键技术问题进行了阐述。
关键词：KU波段；接收天线；干扰中图分类号：TN82文献标识码：A文章编号：引言随着信息化社会的到来，卫星通信已经渗透到社会生活的各个方面。
在现代通信中，“全球个人移动通信”和“信息高速公路通信”需求迅速增长，极大地促进了世界卫星通信事业的发展。
同时，卫星通信相关技术的提高也促进了卫星通信在我国电信事业中的应用。
分。
卫星通信不仅用于国际间的通信，而且广泛利用于国内长途线路、专用线以及公共通信。
现在，卫星通信系统已经扩展到高速数字通信、小型地球站VSAT系统、移动卫星通信、个人卫星通信、多媒体服务等新领域。
使用频段从C频段(6/4GHz)、KU频段(24/1ZGHz)发展到Ka频段(30/Z0GHz)。
KU频段和C频段的卫星数字电视信号的接收方法一般来说大致相似，只是KU频段(尤其是直播卫星用)转发器功率高，其卫星等效全向辐射功率(EIRP)较大，因此卫星信号较强。
另外，由于KU频段下行频率高，地而接收天线(相同口径尺寸)KU频段的增益也高，因此其地面接收天线的波束也较宽。
此外，KU频段信号的接收不易受地面微波干扰的影响，本文对有关技术问题作如下讨论。
1、KU波段的接收特点KU波段是指，频率在12～18GHz的电波。
国际电信联盟将11.7～12.2GHz的频率范围优先划分给卫星电视广播专用。
从频率上看KU波段的频率为C波段的3倍，波长是C波段4GHz波长1／3。
Ku波段卫星通信雨衰分析及对抗措施
Ｋｕ波段卫星通信雨衰分析及对抗措施雨衰是影响Ku波段卫星通信系统传输质量及系统性能的主要因素之一。
本文介绍了Ku波段卫星通信中雨衰产生的机理及其对信道的影响，并提出了有效减少雨衰对Ku波段卫星通信不利影响的措施。
雨衰的机理及影响1、雨衰的产生当电波穿过降雨的区域时，雨不仅吸收电渡能量，而且对电波产生散射。
这种吸收和散射共同形成电波衰减散射还能导致大范围无线电干扰，并对电波存在去极化效应，称这些衰减和干扰为雨衰。
这种衰减呈现非选择性能和缓慢的时变特性，是导致信号劣化，影响系统可用性的主要因素。
因此，雨衰问题也就成为系统设计过程中必须考虑的重要问题。
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，大雨和暴雨对电磁波的衰减要比小雨大得多。
图1是国际无线电咨询委员会(CCIR)(现为国际电联(ITU))提供的雨衰与频率和降雨大小的关系图，从图1中可以很清楚地看出Ku波段信号受雨衰的影响。
如图1所示，降雨对电波的衰耗为实线，而云、雾引起的衰减为虚线。
Ku波段频率较高[(12-18)GHz]，波长与雨滴的大小可比拟，受雨衰的影响比较严重。
由图1和图2可看出，在Ku波段，中雨(雨量为4mm／h)以上的降雨引起的衰耗相当严重。
若电波穿过雨区路径长度为10km时，对于Ku波段上行线路，衰耗为2dB左右，下行线路的衰耗为1dB左右；在暴雨(雨量为100mm／h)情况下，每公里的损耗强度较大，但雨区高度一般小于2km，暴雨引起的衰耗将超过10dB以上。
Ku波段卫星通信系统中雨衰影响及对抗措施
互联网+通信nternet Communication K u波段卫星通信系统中雨哀影响及对抗措施_____□薛冬岑南京莱斯信息技术股份有限公司【摘要】降雨会对K u波段卫星通信系统的传输造成严重的干扰，其中降雨衰减是影响其传输质量及系统性能的一大重要参数。
论述K u波段卫星通信中降雨衰减产生的原理和影响，通过降雨置的大小进行雨衰估算。
阐明能够有效降低K u波段卫星通信系统传输中降雨衰减造成的不利影响及对抗措施。
【关键词】降雨衰减卫星通信雨衰估算对抗措施Effects and Treatment of Rain Attenuation for ku-band Satellite CommunicationsXUE Dong-cen (Nanjing LES Information Technology Co.Ltd, Nanjing 210007, China )Abstract ：Rainfall caused serious interference to the Ku-band satellite communication system. While the rain attenuation is oneof the important parameters affecting the transmission quality and system performance. The principle and influence of rainfall attenuation in ku-band satellite communication are discussed. And the rain attenuation is estimated by the amount of rainfall.The anti-rain attenuation measures to reduce the negative effects of rain attenuation on ku-band satellite communication are expounded.Key Words：Rain Attenuation；Satellite Communication；Rain Attenuation Estimated Value；Anti-rain Attenuation Measures引言：卫星通信无论是在国内还是在国际上都已家喻户晓，当今发展迅猛，由于其通信容量逐步增大，尤其是应急指挥通信领域的很多业务早已从过往的C波段过渡到了K u波 段。
浅谈对Ku波段卫星通信雨衰影响的分析和处理方法
显， 实际 上 ， 降雨 除 了衰 减信 号 以外 还 引起 噪声 温 度 的增加 和 去极 化 的 发 生 ， 般 情 况 下 都 要考 虑 一
雨衰 的影 响 ， 进 行 较 精 确 的 计 算 时 也 还 要 考 虑 在
得 格外 突 出 ， 故确有 必要 对 Ｋ ｕ波 段卫 星通 信 中雨
结果 表 明 雨滴 的半 径 约 在 ０ ０ ５ ｏ ～ ． ｍ 之 ． ２ ｎ ０ ３ ｃ
信息。综合参考所在地 区雨衰测算结果 和实践应
错 编码技 术 和功 率 自动控制 等对 抗 雨衰 的措 施 和方 法可 有效减 小 雨衰 。
关键词 ： 星通信 ； 衰现 象 ； 衰测 算 ； 卫 雨 雨 降低 措施
中 图分 类号 ：Ｐ １ ． Ｔ ３ １５ 文献 标识 码 ： Ａ
Ａｎ ｌｓｓａ ｄ Ｔｒ ａ ｍｅ ｔｏ ｉ ｔｎ ａ ｉｎ Ｅｆ ｃｓｆ ｒＫｕ－ａ ｄ Ｓ ｔｌ ｔ ｍｍｕ ｉａ ｉｎ ａｙ ｉ ｎ ｅ ｔ ｎ ｆＲａｎ Ａｔｅ ｕ ｔ ｆ ｔ ｏ ｏ ｅ ｂ ｎ ａ ｅｌ ｅＣｏ ｉ ｎｃ ｔ ｓ ｏ
减， 简称 雨 衰 。降 雨 引 起 的 衰 减 对 信 号 影 响 较 明
由于实 时不 间断通 信是 整 个 系统 的关键 ， 此 ， 因 解 决 卫星 通信 受天气 等 自然 条件 影 响 的 问题 就 显得
尤 其重 要 。作 为 近 年 我 国应 用 较 多 的一 个 波 段 ， Ｋ ｕ波段 的波长和 雨 滴 的线 度 接 近 ， 哀 问 题 就 显 雨
赵 国顺
中 国电子科技 集 团公 司第二 十七研 究所 ， 州 ４ ０ ４ 郑 ５０７
摘 要： 文章 论述 了卫 星通信 中雨 衰现 象和 对抗 雨衰 的 方法 与 效果 。 通过 雨 衰 大 小的 估 测
Ku波段卫星通信雨衰分析及对抗措施探讨
第10期2021年5月No.10May，20210 引言要想促进我国卫星通信技术的发展，为用户带来良好的通信服务，就需要重视外界环境带来的影响，避免Ku 波段的卫星通信受到严重影响。
本文对雨衰的产生机理和影响、降低雨衰影响的措施等进行分析，以帮助相关领域的研究人员有针对性地解决雨衰问题[1]。
1 雨衰的机理以及影响1.1 雨衰产生当电波穿过降雨区域，雨水不仅可以有效吸收一定的电波能量，也会对电波产生散射，吸收及散射会导致一定的电波衰减，同时，雨滴倾斜导致的差分相位偏移，会对无线电产生严重干扰，让电波出现去极化现象，这被称为雨衰。
这种信号衰减情况基本上呈现出非选择性能及缓慢时变的性能，导致信号在传输过程中会出现一定程度的劣化，严重影响系统的可用性，也使得雨衰成为卫星通信链路设计中需要格外注意的影响因素之一[2]。
不同频率的电磁波受到的雨衰影响差异很大，雨衰与信号的波长及雨滴的大小存在一定的关联。
一旦信号波长大于雨滴，就会导致散射衰减对信号的好坏起到决定性的作用。
当信号波长小于雨滴时，导致吸收损耗起主要作用。
在吸收或散射作用的影响下，电磁波波长以及雨滴直径相近时，衰减最大。
常用电磁波波长一般远大于雨滴直径，随着频率的提升，波长逐渐接近雨滴直径，雨衰影响效果逐渐提升，C 波段信号对雨衰的影响基本可以忽略不计，而10 GHz 以上的电磁波在传播过程中会受到雨衰问题的严重影响。
雨、云、雾所引起的衰耗如图1所示。
作者简介：高睿劼（1989— ），男，黑龙江大庆人，工程师，硕士；研究方向：卫星通信技术。
摘 要：随着科学技术的发展，卫星通信技术的合理性越来越受到重视。
为了保障用户在网络通信方面的需求，就需要进行合理的卫星链路设计及构建。
但是当下Ku 波段的卫星通信传输质量及系统性能受到雨衰的严重影响。
在此基础上，文章分析了雨衰的产生原理，对Ku 波段卫星通信雨衰分析及对抗措施进行了详细的阐述。
关键词：Ku 波段；卫星通信；雨衰分析；降雨噪声Ku波段卫星通信雨衰分析及对抗措施探讨高睿劼，陆 斌，许松松（南京熊猫汉达科技有限公司，江苏 南京 210000）图1 雨、云、雾所引起的衰耗通常，降雨量大小会对电磁波的衰减产生影响。
Ku波段卫星通信雨衰与抗雨衰问题的研究
Ku波段卫星通信雨衰与抗雨衰问题的研究作者：岳昕来源：《硅谷》2013年第24期摘要雨衰是影响Ku波段卫星通信质量和性能的主要因素之一，为提升卫星通信系统在Ku波段的通信性能就必须依照通信地区和通信系统的特点选用适当的抗雨衰措施增强通信链路的通信质量。
本文首先对雨衰的形成机理进行了分析，然后就雨衰对Ku波段卫星通信链路的影响进行了讨论，重点对抗雨衰实现方式和措施进行了研究。
关键词雨衰；Ku波段；卫星通信；通信质量中图分类号：TN927 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）24-0063-01使用Ku频段进行卫星通信可以在发挥卫星通信覆盖区域广，机动性强等优势的基础上增强通信信号的功率，降低地面微波对通信信号的影响。
但是Ku频段无线通信的一个重要缺点是该频段信号在穿越密集雨区时会受到严重的干扰，即会出现雨衰现象，使得通信可靠性与有效性大大降低。
为增强Ku波段的卫星通信质量就必须对雨衰问题进行研究，并根据雨衰的成因和特点制定适当的抗雨衰措施，降低雨衰对通信信号的影响。
1 雨衰的形成机理及其对Ku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Ku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，当穿越长度为10 km时，衰耗可达2dB。
当降雨区域为暴雨时，Ku波段无线信号的雨衰可达10dB，降雨强度与雨衰幅度成正比关系。
雨衰对卫星通信的影响及改善措施
雨衰对卫星通信的影响及改善措施作者：高清清来源：《中国科技博览》2014年第32期摘要：卫星通信由于信道的开放性，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。
其中雨天对卫星通信信号的衰落影响最大。
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，本文主要研究目前实际应用中常见的抗雨衰方法。
关键词：雨衰；卫星通信；自动补偿；抗雨衰方法【分类号】TN927.21 雨衰对卫星通信的影响通过利用发射到高空中的人造地球卫星，并以此作为中继站进行无线电信号的转发或者反射，使得地球上的两个或者多个空间信息站能够进行畅通通信的技术就是卫星通信技术。
由于卫星通信技术传输的电波信号需要在地球空间信息站和通信卫星之间进行传播，所以电波信号必须穿过包围在地球表面的大气层。
大气层是一个包含许多复杂介质的大气空间体，电波在大气层中传输时，必然会受到大气层中大量的离子和自由电子的能量反射和吸收，并且在大气层的对流层中，大量的水蒸气分子、二氧化碳分子、氧气分子，以及天气状况发生变化时的云、雪、雾、雨等各种形式的大气微粒或者分子的影响，使得电波信号在传输过程中被不断的吸收和反射、散射、折射等，造成了电波信号的能量损耗。
其中，在这些损耗影响中，降雨对电波信号的衰减影响最为严重。
因为下雨时天空中漂浮许多雨滴，这些雨滴吸收或者折射了卫星通信信号的电磁波，这样就造成了信号的衰减，雨衰的大小取决于雨滴的直径和电磁波的波长，电磁波的波长和雨滴直径越接近其衰减就越大。
据可靠资料介绍，实测结果表明雨滴的半径约在0.25～3.00mm之间。
Ku频段内，电波的波长在25mm左右，因此，在Ku波段工作时雨衰的影响是最明显的；而在C波段，因为波长在75mm左右，波长远大于雨滴的半径，故雨衰相对比较弱。
这种现象在我们日常维护过程中经常得到验证。
在雨季遇到中到大雨天气时，Ku频段小站短时下线的现象较频繁，正是因为雨对Ku频段信号的衰减使信噪比下降，功率降低造成的原因。
卫星通信-雨衰
1、雨衰对不同频段的影响铁路动中通的应用环境相对恶劣，常用于大雨或着暴雨的情况。
这种情况下我们就不得不考虑雨衰对通信方面的影响。
电磁波在空间传播时会受到降雨的影响，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。
实际上，降雨除了衰减信号以外还引起噪声温度的增加和去极化的发生，降雨引起的衰减对信号影响较明显，因此，一般情况下都要考虑雨衰的影响，在进行较精确的计算时也还要考虑降雨噪声和去极化等因素。
我们在建设站时，根据对链路的分析估算和要达到的可用度来确定设备的配备。
降雨强度的单位是(mm/h)，降雨一般对于频率比较高的无线设备。
频率较高，波长较短，当降雨量比较大的时候，波长短的无线电波的穿透能力差，从而会由雨衰的影响。
下表有关3.5G和26G的情况比较。
按照工作频段划分：L频段，1-2GHz，移动通信、声音广播S频段，2-3GHz，移动通信、图像广播C频段，4-6GHz，固定通信、声音广播X频段，7-8GHz，固定通信（通常用于政府和军方业务）Ku频段，10-14GHz，固定通信、电视直播Ka频段，17-31GHz，固定通信、移动通信降雨对Ku频段卫星通信的影响不仅仅限于上表中所列出的降雨衰耗值。
地球站对某卫星的Ku信标所作的长时间观察表明，华南地区在暴雨时所接收到的Ku信标的电平值，可能比晴空条件下所收到的低20到30dB。
下行雨衰可用加大天线口径补偿，上行雨衰则只能靠增加上行功率来补偿。
考虑到成本限制，建站时不会为功放预留约20dB（100倍）的余量。
也就是说，Ku频段卫星通信在华南高降雨区的雨衰中断几乎是不可避免的。
对于整个转发器的业务都由一个地球站上行的特殊情况，有些卫星可采用星上自动电平控制的方法，补偿上行功率的不足。
该方法也有其特殊的缺点。
转发器输出带通滤波器的带宽通常会部分涵盖相邻转发器，自动电平控制的增益变化将会带动相邻转发器边缘部分的载波及其噪声底上下浮动。
此外，上行功率和自动电平控制的初始配对设置也大有讲究，上行功率太高，晴空时对反极化信道和邻星的干扰过高；上行功率不足，降雨时自动电平控制的增益过高，将把转发器的噪声底也大大提高。
Ku频段卫星通信链路设计分析
无线通信K u频段卫星通信链路设计分析高睿劼许松松陆斌南京熊描汉达科技有限公司摘要：目前，Ku频段卫星通信系统已经在我国得到了高度重视和广泛应用，并得到了深人的研究，但是在实际使 用经验上始终与C频段的卫星通信系统存在一定的差距，而且在通信过程中，卫星通信受到的外界环境影 响较大因此，就需要对其进行合理的设计以及调整文章针对现阶段Ku频段卫星通信链路设计进行详 细的分析，以期为相关领域的研究人员提供一定的数据参考：关键词：Ku频段；硬件构成；卫星通信；链路设计1卫星通信系统软硬件设计Ku频段卫星通信链路设计需要基于通信系统而实现，主 要组成包括：Ku频段卫星通信天线、卫星信道终端、通信 卫星等。
卫星通信系统的软硬件设计是保证卫星通信功能实现的关键.：1.1天线接收天线的设计是系统设计的重点，在对Ku频段卫星通 信系统进行设计的过程中，需要充分注重天线的设计问题，从而减少信号传输过程中的损耗以及干扰，提升传输质量 天线硬件设计时，可根据实际安装环境、主要业务和预 算等需求，选用反射面天线、介质透镜天线、阵列天线及相 控阵天线等，完成高增益高性能的天线设计天线控制软件设计时，通过卫通天线及通信卫星的位置 来建立坐标系，计算出接收天线的方位角、俯仰角及极化角等,使天线能够迅速对准卫星，有效降低链路上的信号损耗：1.2通信终端与观测设备卫星信道终端通过收发射频线缆与天线连接，主要完成 中频信号的放大、上下变频、模数数模转换、调制解调及编 解码功能天线下行中频信号经过放大、下变频、模数转换、解调及解码后发送给用户终端（话机、电视机等）进行输出，上行过程与下行相反。
在卫星通信过程中，可以通过用户的话音及视频的质量来评估卫星链路质量：在设计过程中，为了对卫星下行信号进行准确的观测和分析，可以采用频谱仪进行信号观测.并通过计算机进行数据分析及自动控制卫星通信信号观测如图1所示，主要包括天线、功分器、频谱仪、卫星信道终端、用户终端以及计算机等硬件:其中，频谱仪通过功分器与卫星天线下行端口连接.观察卫星信标电平大小；计算机通过GPIB接口与频谱仪相连，一方面，对频谱分析仪采集的数据进行读取、保存并自动分析，另一 方面，在观测过程中对频谱仪进行命令控制:,通过计算机界面. 可以频繁地对频谱仪的数据进行采样和分析，同时，为了提 高分析的精确度，数据采样周期控制需要控制在1s以内_2卫星通信系统链路设计卫星通信链路主要由3部分构成，分别为上下行链路、地面站以及卫星。
雨衰对Ku卫星通信的影响及对抗研究
而 实际 中，合 适的天线 安装也可 以减少 雨衰。天线 的安装 于波长 较长 ，远大 于雨滴半 径 ，雨衰对其 影响较小 ，一般不会
方 法 可 以 有 正 馈 天 线 和 偏 馈 天 线 。传 统 的 Ｋ ｕ天 线 采 用 的 是 正 馈 超过 ０ ． ５ ｄ Ｂ。在民航卫星 网中，Ｋｕ卫星通信和 Ｃ波段卫星通信
雨衰对Ｋ ｕ 卫星通信的影响 及对抗研 究
Ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅｎｃｅ ｏ ｆ ｒ ａｉ ｎ ａ竹ｅｎｕ ａｔ ｉ ｏｎ ｏｎ Ｋ ｕ ｓ ａｔ ｅｌ ｌ ｉ ｔ ｅ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉ ｃａｔ ｉ ｏｎ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｕ ｄｉ ｅｓ ｏｎ ｉ ｔ ｓ ｃｏｕ ｎ ｔ ｅｒ ｍ ｅａｓ ｕ ｒ ｅ
一
、
关于雨衰
雨衰是 指 电磁 波在雨 中传播 由雨滴 引起 的、包括 雨滴吸收
和 雨滴散射造成 的 电磁 波能量衰减 。雨滴 由于具 有介 质衰耗而 使得 传输的 电磁波被吸 收衰减 ，而 雨滴对 电磁 波的反射再 发射 使 得电磁波进 行 了二次 散射 。雨衰 的大小与 雨滴的直 径和 电磁 波 的波长密切 相关 ，当信号 的波长 小于雨滴直 径时 ，散射 损耗
］ ， 其 中 。 为
纵轴为每小时的降雨量 ） 。可以看 出即使在差别较小的 Ｋ ｕ波 段， 抗措施 》一文 中指 出分集改善 的效果随 着两站 间距 离的增大而 随着降雨量的增加 ，信号的水平极化雨衰的增长速度是快干垂直 增大 ，但超 出一定距离后改善 程度有所 限制 。 极化的。因此我们可 以对 Ｋ ｕ通信采用垂直极化波以适应在大雨、 暴雨极端天气下的业务传输 ，将雨衰的影 响降到最低。 以 上也是 合信道传 输以解决 问题。Ｃ波段卫 星通信 由
影 响 ，主 要 来 源 于 吸 收 损 耗 。
雨衰对卫星信号的影响
雨衰对卫星信号的影响在现代社会中，卫星信号已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
无论是通讯、导航、气象预报还是娱乐媒体，卫星信号都扮演着重要的角色。
雨衰作为卫星信号的一种常见干扰因素，却经常影响着卫星信号的传输质量。
本文将从雨衰对卫星信号的影响原理、影响程度和减少措施等方面进行详细阐述。
我们需要了解什么是雨衰。
雨衰是指由于大气中的水汽、雨滴和冰晶等对微波信号的吸收和散射作用而引起的信号衰减现象。
在卫星通信中，雨衰一般是通过接收天线之间的连接损耗来表示。
当卫星信号穿过大气层中的降水区域时，由于降水对信号产生的散射和吸收，信号的强度会减弱，导致接收端接收到的信号质量下降。
雨衰是卫星通信中不可忽视的一种信号干扰因素。
我们来谈谈雨衰对卫星信号的影响程度。
雨衰的影响程度主要取决于降水的强度、频率和时长以及卫星信号的传输频率和波束角度等参数。
一般来说，降水强度越大、频率越高、时长越久，对卫星信号的影响就越明显。
卫星信号的传输频率和波束角度也会影响雨衰的程度。
通常情况下，较高频率的微波信号会比较容易被雨滴吸收和散射，因此受到的雨衰影响更为显著。
波束角度的选择也会影响到信号的传输路径，从而影响到雨衰的程度。
针对雨衰对卫星信号的影响，我们可以采取一些措施来减少其对卫星通信的影响。
可以通过采用多波束和极化技术来减少雨衰对卫星通信的影响。
多波束技术可以使卫星同时向多个方向发射信号，从而避免信号集中受到雨衰的影响。
极化技术可以改变信号的传输方向，从而有效减少雨衰的影响。
可以选择适当的频率和波束角度来减少雨衰的影响。
一般来说，选择较低频率的微波信号和合适的波束角度可以减少雨衰的影响。
可以利用信号补偿和误码纠正技术来提高信号的传输质量。
通过对信号进行补偿和纠错处理，可以有效减少雨衰对卫星通信的影响，提高信号的传输质量。
雨衰对卫星信号的影响是一个不容忽视的问题。
了解雨衰对卫星信号的影响原理、影响程度和减少措施，对于提高卫星通信的质量具有重要意义。
卫星通信中的抗雨衰方法
卫星通信中的抗雨衰方法
文 ／国 家 新 闻 出 版 广 电 总 局 呼 和 浩 特 地 球 站 侯蒙学 陈涛
其 频 率 有 很 大 关 系 。如 图 １所 示 ， 目 稳 定 值 ， 当天 线 和 卫 星 相 对 位 置 不 发
摘 要 ：卫 星 通 信 由 于 信 道
大 时 ＤＢＳ波 段 节 目 和 ＫＵ 波 段 节 目 字 信 号 的 误 码 率 也 会 变 差 ，甚 至 差 到
显 。 在 实 际 应 用 中 ， 雨衰 因 素 的
影 响 也 是 我 们 在 计 算 卫 星 地 球 站 上 行 可 用 度 时 的 主 要 考 虑 因素 。 本 文 主要 研 究 目前 实 际 应 用 中常
技 术 专 题
接 收 功 率 的 方 式 抗 击 雨 衰 ；另 一 类 是 较 大 距 离 的 两 个 位 置 ，这 样 两 站 同 时
（ ３）增 加 信 道纠 错 编 码
通 过 存 上 行 信 号 前 端 ，调 制 前 增
信 号 改变 恢 复 ，即 是 通 过 改 变 信 号 基 处 于 暴 雨 等 极 大 雨 衰 影 响 下 的概 率 极
法拉 第 旋 转 、 日凌 等。 这 其 中尤
以 雨 衰 对 卫 星 通信 的影 响 最 为 明
的影响就很大 。在地球站实际运行 中， 直 接 影 响 。当 雨 衰 作 用 于 传 输 信 号 时 我 们 也 观 测 到 相 对 应 的 现 象 ，降 雨 较 信 号 的 接 收 功 率 电平 下 降 ，这 时 。数
见 的抗 雨 衰 方法 。
信 号 载 噪 比 降 低 非 常 明 显 ，甚 至 接 收 接 收 机 无 法 正 常 锁 定 信 号 。下 文 中 根
Ku波段卫星通信雨衰影响的分析的开题报告
Ku波段卫星通信雨衰影响的分析的开题报告一、选题背景及意义Ku波段卫星通信是一种基于卫星技术而实现的远距离通信方式，其应用范围广泛，如军事通信、航空航天领域、国际通信等等。
然而，Ku波段卫星通信在不同气象条件下表现出的性能和质量会存在很大差异，其中最主要的影响因素就是雨衰。
雨衰是指在下雨天气条件下，雨滴对电波的衰减效果，它是卫星通信中影响信号质量的主要因素，对Ku波段卫星通信的影响最为显著。
因此，对Ku波段卫星通信雨衰情况的分析与研究，可以更好地了解卫星通信在不同气象条件下的实际表现，提高通信质量和可靠性，对于军事、民用等领域的发展具有重要意义。
二、研究内容和方法本课题将通过对Ku波段卫星通信雨衰情况的实际分析，探讨雨衰对通信信号覆盖范围、信噪比、误码率等性能指标的影响以及得出针对其的优化方案。
本研究将采取以下方法：1. 采集Ku波段卫星通信在不同雨雪天气条件下的站点经度、纬度、海拔高度等信息，以建立基础数据。
2. 收集Ku波段卫星通信在雨天气态下的功率、信噪比、误码率、带宽等性能参数的实际数据，并进行分析、统计、对比与绘图。
3. 根据实验数据，通过数学模型对Ku波段卫星通信的雨衰特性进行分析，以研究其对通信性能的影响。
4. 根据实验数据和模型分析结果，针对Ku波段卫星通信的雨衰特征，提出多种优化方案，如适当调整功率、天线方向与倾角、信号调制方式等。
三、预期结果及意义本研究通过对Ku波段卫星通信雨衰影响的实际分析与数学模型研究，将得出下述结果：1. 分析Ku波段卫星通信不同雨雪天气条件下性能参数的变化情况，得出随着雨强的增加，通信信号覆盖范围、信噪比、误码率等性能指标的变化规律。
2. 探究Ku波段卫星通信在雨衰条件下的特性，如信号频谱形态、幅度衰减、相位扭曲等。
3. 针对Ku波段卫星通信在雨天气态下的表现，提出多种优化方案，如适当调整功率、天线方向与倾角、信号调制方式等，以提高通信质量和可靠性。
卫星链路雨衰估算(上)
减 ，Ｃ 波段雨衰较小 。经笔者宴际观测 ，站点位于香港殛耀圳 地区 ．当处于黑色暴雨 （降雨量超过７ ｍｍ／ ０ ｈ）时．单向接
‘ 甲 收 发 雨 大 在１ｄ ， 向 衰 ３Ｂ 右 故 国 或 射 衰 约 Ｂ 双 雨 在 ｄ左 。 中 东 ５
Ｉ 南措海地区ｃ 波段雨衰余量一般考虑增加 ｌ ｄ 为宜 Ｂ ５
，
其它地
图１黑色暴雨 时 及 前 ， 收Ｋ 溲段信号 对比图 之 接 ｕ
直
与
网
络
Ｉ ｌ
被全部衰减殆尽 ．如图ｌ 所示。
１１ ｌ ２引起去 扭化硅应 ．
加值为 ：
ｒ
＝
、
，
、
由于穿过雨滴的入射电渡的极化面取向不同 ， 将造成雨
滴对电波的衰减和相移不同．从而对电磁波形成微分衰减和
‘ － ＿ —ｌ ２ Ｉ３２ｍ Ｅ Ｌ ｌ ｌ ２ Ｔ — １ ７ ｌ — ｌ ｏ６ ｌ ．）
ｌ ０ ｉ， ０ Ｊ
上 行 ： 新 的 卫 星 接 收 系 统 噪 声 温 度 为 ：
５ ０ ７ ８ ６ ７７ Ｋ ０ ＋１ ７ ７ ＝ ７ ８
微分相移。此时线极化波和嘲极化波都变成了椭圆极化波 ． 对圆极化波的影响可能会更严重些．对于正交极化复用的双 饭化传输系统 势必会造成极 化隔离度下降，正交极化信 号桕 互干扰 大。 口
１ ０ ７ ８ ２ ８ ５ ＋１ ７ ＝３ ７ Ｋ ７ ７
即 提高了噪声功 ． 率 使得接收信号的 载噪比降低。
噪声功率的增加值为 ：【９ ８一 １０ ＝ ９ Ｂ ３ ７ １ ［５ ］ ３３ ｄ ７
Ｃ Ｎ值下降：５ ３３ ＝ ｄ Ｉ ＋ ９ ８３ Ｂ ９ 有吸收就 会产生损耗 ，有吸收损耗就 会产生热噪声，导 致信号损失。吸收衰减被 用于计算噪声功率的增加．而总衰 由上可见 降雨对下行链路载 噪比的影响比上行链路 明显 减（ 散射和吸收 ） 被用于计算载波功率的巩 Ｉ 、 。 得多，这主娈 是ｌ 于地Ｉ 接 收系 衔 降雨对下行 影响较大 ．对上行 相对影响鞍 小 ，这 主要 故．链路预算时应予认真考虑。
Ku频段卫星通讯链路中的降雨衰减
ｌ ＧＨＺ ，必须 考虑降雨对链路 性能的影 响。 ４ ）
实 线是 雨 量 引起 的衰减 Ａ：０ ２ ．５ｍｍ／ （ ｈ 细雨）；Ｂ：ｉ ｍｍ／ （ ｈ 小雨）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ｃ：４ｍｍ／ （ ｈ 中雨）；
Ｅ：１０ｍｍ／ （ 雨 ） ０ ｈ 暴
Ｄ：１ ６ｍｍ／ （ 雨） ｈ 大
内蒙 古广播 与 电视技术 ２ １ ０ ２年 第 ２ 卷 第 １ ９ 期 １ ６～１ ７
◇
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Ｋｕ频 段 卫星 通 讯链 路 中 的降 雨 衰减
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度算 出距离减小 因子 ，取雨衰率 、斜距和减小 因子的
乘 积为 所求 的 降雨衰 减量 。
由于 中 国的城 市大多集 中在东部 和中部 ，其 中的 部分城 市相距很近 ，雨衰估算结果 相差很 小 ；而 中国 西 北部 的经济 欠 发达 地 区 则 因少有 大 中型城 市 ，雨
衰估算 大致空 白，就我们内蒙古地 区现在 看来 ，雨衰
◇＿ ． 一
口径 天线 的运 输 和安 装 相对 方便 ，并 可省 却 微波 环
境测试 ，从而节约 建站 成本 ，再 加上卫星操作者 通过
市场 的积极推动 ，后来建设 的各种专用通信 网、以及 远 程教育 和远程 医疗等 方面的 Ｉ Ｐ接入 服务商 以使用 Ｋｕ频 段为主。与 Ｃ频段信道资源相 比，Ｋｕ频段 资源 相对宽裕 ，所以工作在 Ｋｕ频段的 ＶＳ ＡＴ 系统 比工作 在 Ｃ频段的 ＶＳ ＡＴ系统发展速度要快 ，Ｋｕ频段卫星 通 讯在 今后 的发 展空 间也 会更 大 。 Ｋｕ频段 的主要优 点 ：不 需要与地 面微波 通信相
ku波段卫星接收系统
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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
070
071
Satellite
& Network
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)。