卫星移动通信中的高动态信道模型

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 。
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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 。