卫星移动信道传播特性分析与建模

　　卫星移动信道传播特性分析是卫星移动通信系统研究与设计中必不可少的一项关键技术。本书系统介绍了卫星移动通信系统信道传播特性分析与建模技术，主要内容包括：绪论、卫星移动通信无线电波传播特性、卫星移动信道衰落特性建模理论、卫星移动信道特性测试、卫星移动信道模型、卫星移动信道特性模拟和卫星移动MIMO信道模型等。本书收集并整理了国内外大量关于卫星移动信道特性分析与建模方面的研究成果，尤其是分析了大量国内外关于卫星移动信道特性的测试试验和结果。本书内容丰富、实用，适用于从事卫星通信系统研究的广大工程技术人员阅读，也可作为相关院校通信、电子等专业的教材或教学辅助用书。

　　杨明川博士，哈尔滨工业大学电子与信息工程学院副研究员、硕士生导师。主要从事卫星移动通信系统、临近空间通信系统及天空地一体化信息网络高效传输技术的研究。作为项目负责人主持科研项目10余项，其中国家自然科学基金项目1项，国家863计划项目3项，博士后项目2项。荣获军队科学技术进步奖三等奖1项。在国内外学术会议及刊物上发表论文40余篇，SCI/EI检索30余篇，4篇论文获国际会议最佳论文奖。申请国家发明专利20余项。丁睿博士，现就职于中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部，任研发中心主任。目前，担任国家重大专项工程总师助理、国家重点研发计划项目首席专家、北京市科委专家。多次参与卫星通信领域国家重大工程专项的系统论证，并完成了多个系统的空间段总体方案设计；作为项目负责人或团队核心成员，多次承担科技部863计划、国防科工局民用航天重大预研项目的研究工作。研究领域包括卫星通信系统总体设计、通信卫星总体设计、天地一体化网络技术等，在核心期刊发表论文10余篇，授权国家发明专利4项。郭庆博士，哈尔滨工业大学电子与信息工程学院院长、教授、博士生导师，专用通信系统教育部工程研究中心副主任，黑龙江省宽带无线通信与网络重点实验室主任。主要从事卫星通信宽带传输技术、小卫星测控技术及无线通信网络传输技术等方面的研究。作为负责人先后完成了***科研项目10余项。获国家科学技术进步奖二等奖1项，省部级科学技术进步奖一等奖2项，二等奖2项。发表学术论文150余篇，申请专利30余项，出版学术专著2部。孟维晓博士，哈尔滨工业大学电子与信息工程学院副院长、教授。研究方向为无线通信与空天网络。获黑龙江省留学人员报国奖，入选教育部新世纪优秀人才计划。兼任中国电子学会会士、黑龙江省电子学会常务理事、IEEE 通信学会哈尔滨分会主席，多个国内外权威杂志编委。出版学术专著4部，发表学术论文300余篇，完成科研工作30余项，获各级科学技术奖10项，授权国家发明专利60余项。

目 录
第 1章 绪论\t001
1．1 卫星移动通信系统\t002
1．1．1 卫星移动通信的特点\t003
1．1．2 卫星移动通信系统的分类\t004
1．2 静止轨道卫星移动通信系统及特点\t006
1．2．1 静止轨道卫星移动通信系统\t006
1．2．2 静止轨道卫星移动通信系统的特点\t012
1．3 中轨道卫星移动通信系统及特点\t013
1．4 低轨道卫星移动通信系统及特点\t014
1．4．1 基于移动通信星座的低轨道卫星移动通信系统\t015
1．4．2 基于宽带通信星座的低轨道卫星移动通信系统\t017
1．4．3 低轨道卫星移动通信系统发展特点\t019
1．5 中、低轨道卫星移动通信系统的优势与风险\t020
1．6 卫星移动通信系统相关技术的发展趋势\t021
1．7 卫星移动信道传播特性研究的意义\t024
1．8 本章小结\t026
参考文献\t026
第 2章 卫星移动通信无线电波传播特性\t029
2．1 卫星移动通信中的电波传播问题\t030
2．2 卫星移动通信无线电波频率\t031
2．2．1 无线电波频率的定义方法\t031
2．2．2 卫星移动通信系统的工作频段\t032
2．3 卫星移动通信无线电波传播模型和方式\t033
2．3．1 卫星移动通信无线电波传播模型\t033
2．3．2 卫星移动通信无线电波传播方式\t035
2．4 电离层电波传播特性\t036
2．4．1 背景电离作用引起的损伤\t037
2．4．2 电离层闪烁\t040
2．5 对流层电波传播特性\t041
2．5．1 气体吸收\t042
2．5．2 降雨衰减\t042
2．5．3 云雾损耗\t044
2．5．4 降雪损耗\t045
2．5．5 折射\t045
2．5．6 大气闪烁\t047
2．5．7 去极化效应\t048
2．6 传播噪声\t051
2．6．1 射频噪声说明\t051
2．6．2 大气气体产生的噪声\t053
2．6．3 雨引起的天空噪声\t053
2．6．4 云引起的天空噪声\t055
2．6．5 地球外噪声\t056
2．7 本章小结\t058
参考文献\t059
第3章 卫星移动信道衰落特性建模理论\t063
3．1 卫星移动信道特点及建模理论基础\t064
3．1．1 卫星移动信道特点\t064
3．1．2 卫星移动信道建模理论基础\t065
3．2 卫星移动通信中的无线电波的基本传播机理\t066
3．3 卫星移动信道特性分析\t067
3．3．1 视距传播和空间路径损耗\t068
3．3．2 多径传播和多径衰落\t068
3．3．3 阴影效应和阴影衰落\t072
3．3．4 3种衰落引起的信号变化\t075
3．3．5 多普勒效应和多普勒频移\t075
3．4 卫星移动信道的多普勒功率谱密度\t079
3．4．1 Jakes功率谱密度\t079
3．4．2 Gaussian功率谱密度\t081
3．5 卫星移动信道统计特性\t081
3．6 卫星移动信道特性建模时常用的概率分布\t083
3．7 卫星移动信道衰落特性模拟的研究思路和流程\t084
3．8 本章小结\t086
参考文献\t086
第4章 卫星移动信道特性测试\t089
4．1 卫星移动信道特性测试原理\t090
4．2 国外卫星移动信道特性测试试验综述\t091
4．3 国外卫星移动信道特性测试试验结果\t095
4．3．1 ESA的测试试验\t095
4．3．2 NASA的测试试验\t097
4．3．3 日本通信研究实验室的测试试验\t097
4．3．4 澳大利亚电信研究所的测试试验\t098
4．3．5 CRC的测试试验\t099
4．3．6 国外卫星移动信道特性测试小结\t100
4．4 国内卫星移动信道特性测试及结果\t103
4．4．1 中国电波传播研究所的测试试验\t104
4．4．2 哈尔滨工业大学的测试试验\t107
4．5 本章小结\t112
参考文献\t112
第5章 卫星移动信道模型\t119
5．1 卫星移动信道模型概述\t120
5．2 卫星移动信道经验模型\t121
5．2．1 经验路边阴影模型\t121
5．2．2 修正的经验路边阴影模型\t124
5．2．3 综合的经验衰落模型\t125
5．2．4 高仰角城市环境模型\t126
5．2．5 模型间的比较\t127
5．3 卫星移动信道几何模型\t128
5．3．1 ITU-R路旁建筑遮蔽模型\t129
5．3．2 ITU-R路旁建筑遮蔽模型计算示例\t130
5．4 卫星移动信道概率统计模型\t131
5．5 卫星移动信道窄带概率统计模型\t133
5．5．1 单状态概率统计模型\t133
5．5．2 多状态概率统计模型\t140
5．6 卫星移动信道宽带概率统计模型\t151
5．6．1 宽带卫星信道的系统函数\t152
5．6．2 基于抽头延迟线的卫星移动宽带概率统计模型\t154
5．7 本章小结\t157
参考文献\t157
第6章 卫星移动信道特性模拟\t163
6．1 卫星移动信道特性模拟的意义\t164
6．2 卫星移动信道的仿真方法\t165
6．2．1 滤波器法\t166
6．2．2 正弦波叠加法\t166
6．3 正弦波叠加法仿真模型参数的计算方法\t167
6．3．1 等距离法\t167
6．3．2 等面积法\t170
6．3．3 蒙特卡洛法\t173
6．3．4 最小均方误差法\t175
6．3．5 精确多普勒扩展法\t178
6．3．6 多普勒相位的计算方法\t180
6．4 卫星移动信道模型模拟实现\t181
6．4．1 滤波器法实现卫星移动信道仿真模型\t181
6．4．2 正弦波叠加法实现卫星移动信道仿真模型\t187
6．5 卫星移动信道模拟器\t191
6．6 本章小结\t192
参考文献\t193
第7章 卫星移动MIMO信道模型\t197
7．1 卫星移动MIMO通信系统\t198
7．2 卫星移动MIMO信道特性研究现状\t200
7．2．1 卫星移动MIMO信道特性测量\t200
7．2．2 卫星移动信道特性与模型研究\t201
7．3 卫星移动MIMO通信系统基本理论\t203
7．3．1 MIMO通信系统模型\t203
7．3．2 卫星移动极化MIMO信道容量\t204
7．3．3 卫星移动极化MIMO信道环境下的多普勒频谱\t204
7．4 多状态双极化卫星移动MIMO概率统计信道模型\t205
7．4．1 基于马尔可夫链的多状态切换\t208
7．4．2 双极化卫星MIMO信道大尺度衰落\t210
7．4．3 双极化卫星MIMO信道小尺度衰落\t210
7．4．4 极化分集对双极化卫星MIMO信道的影响\t211
7．5 多状态双极化卫星移动MIMO概率统计信道模型仿真\t213
7．5．1 双极化卫星MIMO信道大尺度衰落仿真\t214
7．5．2 双极化卫星MIMO信道小尺度衰落仿真\t215
7．5．3 双极化卫星MIMO信道模型仿真结果\t216
7．6 本章小结\t221
参考文献\t222
名词索引\t227