(毕业论文 页数:44字数:15514)第一章 绪 论
1.1. 低轨卫星移动通信信道模型研究的意义
随着对卫星移动通信技术研究的深入，以卫星移动通信系统作为全球个人通信网的重要组成部分已达成了广泛的共识。卫星移动通信系统是卫星通信与移动通信相结合的产物，其特征在于利用卫星作为空间中继站向分布在广大地理范围内的用户提供移动通信业务。相对于陆地移动通信系统，卫星移动通信具有通信距离远、通信费用与距离无关、覆盖面积大、不受地理条件限制、通信频带宽、传输容量大、适用于多种业务传输等优点。
卫星移动通信系统按照卫星的运行轨道高度通常分为同步轨道（GEO）、中地球轨道（MEO）和低地球轨道（LEO）三种。相对于其它两种系统，低轨卫星通信系统具有以下优点：
（1）轨卫星系统轨道高度低，路径损耗小，收、发信功率低，有利于终端设备的手持化。
（2）信延迟时间短，更适应于实时通信和宽带通信的要求。
（3）低轨卫星可以覆盖到GEO卫星系统的盲区——两极地区，真正实现全球无缝隙覆盖。
（4）系统成本随小卫星技术的发展而显著降低。
另一方面，蜂窝通信、多址、点波束、频率复用等技术的发展也为低轨卫星移动通信系统的发展提供了技术保障，使其成为最具发展前途的卫星移动通信系统。
在低轨卫星移动通信系统的研究开发过程中，一个必要的工作是建立低轨卫星移动通信的信道模型。卫星移动通信信道是一种时变信道，特性比较复杂、恶劣，其存在的多径效应、阴影效应和多普勒效应严重影响着数字信号传输的可靠性。因此，对各种类型的卫星移动通信，卫星与移动终端之间的通信链路是传输路径中的关键，它将限制整个通信系统的性能。必须建立能够真实反映实际信号传输过程中可能遇到的多径、遮蔽等各种情况的信道模型，以便对系统进行计算机仿真和分析，提高系统的可靠性。因此，深入研究卫星移动通信信道链路的特点具有重要意义。
1.2. 移动卫星通信信道模型概述
所谓的信道模型就是在通信系统设计时，为了研究信号传播特性及信道对传播信号的影响而建立的数学模型及其对应的仿真模型，信道模型必须能模拟真实通信信道的特性。
目前，在对卫星移动通信信道的传播特性的研究中有 3 类分析模型被用来描述卫星移动通信信道的传播特性，即：经验模型、几何分析模型、概率分布模型。其中，经验模型可以描述出对重要参数的敏感度，但不能揭示传播过程的物理本质；几何分析模型采用几何分析的方法，能预测单个或多个散射源的作用，解释衰落机制，但需将结果进行扩展且分析过程比较复杂；概率分布模型建立了对传播过程的理解，对实际情况作了简化假设，其分析过程比较简单,物理意义比较直观。因此，在对卫星移动通信信道传播特性的研究中，通常采用概率分布模型来研究信道的传播特性。
常用的卫星移动通信信道传播特性的概率分布模型有：Chun.Loo 模型、Corazza 模型和 Lutz 模型。这三个典型的概率分布模型都是根据信号在传播路径上受到的遮蔽情况来对 L 波段的卫星移动通信信道的传播特性进行建模的。
Chun.Loo 模型假设接收信号中只有直射信号分量受到阴影遮蔽的作用而多径信号分量不受阴影遮蔽的作用，因此该模型又称为部分阴影信道模型，该信道模型适用于乡村信道环境。
Corazza 模型假设接收信号中的直射信号分量和多径信号分量均受到阴影遮蔽的作用，因此该模型又称为全阴影信道模型，该信道模型适用于所有信道环境。
Lutz 模型将卫星移动通信信道分为两个状态——‘好状态’和‘坏状态’，当信道为‘好状态’时接收信号中的直射信号分量和多径信号分量均不受到阴影遮蔽的作用，此时接收信号包络服从 Rice 分布；而当信道为‘坏状态’时接收信号中只有受到阴影遮蔽作用的多径信号分量且不存在着直射信号分量，因此该模型又称为两状态信道模型。
依据概率分布模型，可以通过使用仿真工具（如 Systemview通信仿真软件）搭建针对特定问题的仿真系统，分析信道的传输特性对通信系统性能的影响，通常可以取得较好的效果。
总的来看，三者都是根据接收信号中的信号分量受阴影遮蔽的情况来对卫星移动通信信道进行建模
第二章 低轨卫星移动通信信道
2.1. 低轨卫星移动通信信道特点
低轨卫星移动通信中，电波传输受到地球周围空间特定环境的影响，产生传输损耗、大气折射、电离层闪烁、法拉第旋转和去极化等现象。这些现象的存在，使得接受信号具有一定的衰落和强度上的起伏。除此之外，由于收、发终端的相对运动，用户所接收的信号实际上是多条传播路径的信号之和。除了占主要地位的直达波以外，用户接收信号的另一部分能量来自散射电波分量。这些分量在接收端相互叠加，导致接收信号的包络起伏，即多径衰落(Multipath Fading)；由于卫星的快速运动，多路信号在传播途中都不可避免的受到树木等障碍物的遮挡而发生衰减，这就是阴影效应(Shadowing Effect)；另外，由于卫星与移动终端之间有相对位移，还会产生多普勒效应。

目 录

第一章 绪 论 1
1.1. 低轨卫星移动通信信道模型研究的意义 1
1.2. 移动卫星通信信道模型概述 2
第二章 低轨卫星移动通信信道 5
2.1. 低轨卫星移动通信信道特点 5
2.1.1. LOS 6
2.1.2. 多径衰落 6
2.1.3. 阴影衰落 7
2.1.4. 多普勒频移 7
2.1.5. 传播噪声 7
2.2. 常用的三种基本概率密度函数 8
2.2.1. Rician 概率分布函数 8
2.2.2. Rayleigh 概率分布函数 9
2.2.3. Lognormal 概率分布函数 10
2.2.4. 城郊和农村地区 12
第三章 三种典型的信道模型 14
3.1. Chun.Loo 模型（部分阴影模型） 14
3.2. Corazza 模型 （全阴影信道模型） 15
3.3. Lutz 模型 （两状态模型） 17
3.4. 三种衰落信道模型的比较 19
3.5. 发展中的信道衰落模型 19
第四章 Lutz 模型原理及其仿真分析 21
4.1. 理论模型构成 21
4.1.1 自由空间损耗 22
4.1.2 多普勒频移 22
4.1.3 传播噪声 23
4.2. Lutz 模型的构建 23
4.2.1. 好信道的构建 23
4.2.2. 坏信道的构建 24
4.2.3. 好坏信道的切换—马尔可夫过程 24
4.2.4. lutz 模型框图 25
4.3. Lutz模型的实现 26
4.3.1. 瑞利信号的产生 26
4.3.2. 莱斯分布信号的产生 28
4.3.3. 对数正态分布信号的产生 29
4.3.4. 多普勒频移的实现 29
4.4. Lutz模型的systemview仿真 29
4.4.1. 低轨卫星移动通信信道的仿真 30
4.4.2. Rice信道的仿真 32
4.4.3. Lutz模型的仿真 36
4.5. 仿真结果的分析 38
4.5.1. 低轨卫星移动通信信道的仿真分析 38
4.5.2. Rice信道的仿真分析 39
4.5.3. Lutz 模型的仿真分析 39
第五章 总结 41
参 考 文 献 42
致 谢 43