隨著大容量、高速率通信技術(shù)的發(fā)展,10GHz以上頻段正廣泛應(yīng)用于各類(lèi)無(wú)線電業(yè)務(wù)系統(tǒng)。雨衰減是影響工作于10GHz以上頻段無(wú)線電系統(tǒng)性能的重要因素,是系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的重要依據(jù),提高雨衰減的預(yù)測(cè)精度對(duì)微波、毫米波系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)性能評(píng)估具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本文在深入分析國(guó)際上已有主要雨衰減預(yù)測(cè)模式預(yù)測(cè)性能的基礎(chǔ)上,基于指數(shù)雨胞分布(EXCELL)和國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU-R)雨衰減數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù),深入開(kāi)展了雨衰減的建模技術(shù)和預(yù)測(cè)方法研究,提出了新的地空鏈路和地面視距鏈路雨衰減預(yù)測(cè)模式,并基于中小尺度數(shù)值天氣模式,探索了雨衰減區(qū)域短期數(shù)值預(yù)報(bào)的可行性。最后,結(jié)合衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)計(jì),分析了不同來(lái)源降雨數(shù)據(jù)和雨衰減預(yù)測(cè)模式對(duì)Ka以上頻段衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響。本文取得的主要研究成果如下:1.針對(duì)傳統(tǒng)基于柱狀雨胞建立的雨衰減預(yù)測(cè)模式中路徑調(diào)整因子與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)之間的矛盾,基于指數(shù)雨胞分布(EXCELL)建立了雨衰減預(yù)測(cè)理論模型,并通過(guò)理論分析和推導(dǎo),提出了降雨率調(diào)整因子的概念。利用降雨率調(diào)整因子,可以較傳統(tǒng)的路徑調(diào)整因子更加合理的解釋實(shí)測(cè)雨衰減數(shù)據(jù)的主要特征,表明基于指數(shù)雨胞分布(EXCELL)的雨衰減理論模型較傳統(tǒng)柱狀雨胞雨衰減模型更加合理。2.提出了一種新的地空鏈路雨衰減預(yù)測(cè)模式。該模式通過(guò)對(duì)ITU-R地空鏈路雨衰減數(shù)據(jù)的分析,建立了降雨率調(diào)整因子與降雨率、路徑長(zhǎng)度等參數(shù)之間的關(guān)系模型,并利用全概率降雨率分布,預(yù)測(cè)得到不同時(shí)間概率的雨衰減。與其他模式比較表明,該模式具有更好的預(yù)測(cè)精度,新模式還有效改善了其他模式預(yù)測(cè)結(jié)果隨仰角變化以及在低仰角和低緯度上存在的奇異性。3.提出了一種新的地面視距鏈路雨衰減預(yù)測(cè)模式。該模式除降雨調(diào)整因子參數(shù)與地空鏈路降雨調(diào)整因子不同外,首次實(shí)現(xiàn)了地空鏈路雨衰減預(yù)測(cè)和地面視距鏈路雨衰減預(yù)測(cè)模式的統(tǒng)一,預(yù)測(cè)精度優(yōu)于其它利用全概率降雨率的地面視距鏈路雨衰減預(yù)測(cè)模式。與利用傳統(tǒng)概率轉(zhuǎn)換方法的ITU-R模式預(yù)測(cè)精度相當(dāng),模式預(yù)測(cè)過(guò)程更加簡(jiǎn)便,且克服了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換方法在缺少0.01%時(shí)間被超過(guò)的降雨率時(shí),無(wú)法預(yù)測(cè)其他時(shí)間概率雨衰減的不足;4.針對(duì)無(wú)線電系統(tǒng)運(yùn)行保障的需求,將中小尺度數(shù)值天氣模式和雨衰減預(yù)測(cè)模式相結(jié)合,基于WRF中尺度數(shù)值天氣模式,提出了一種雨衰減區(qū)域短期預(yù)報(bào)方法,探索了實(shí)現(xiàn)區(qū)域雨衰減的短期預(yù)報(bào)的可行性,獲得雨衰減的時(shí)空分布,其結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果整體趨勢(shì)具有較好的一致性。最后,基于我國(guó)降雨率的區(qū)域分布特征,結(jié)合我國(guó)某Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)計(jì),分析了不同來(lái)源的降雨率數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)模式對(duì)雨衰減預(yù)測(cè)結(jié)果的影響,研究了Ka/Q/V頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)傳播設(shè)計(jì)與X/Ku頻段之間的差別。可為工程應(yīng)用中降雨率參數(shù)和衰減預(yù)測(cè)模式選擇提供重要參考。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TN927.2
【部分圖文】：

8表1.2 ITU-R 對(duì)各國(guó)提交的預(yù)測(cè)模式的檢驗(yàn)結(jié)果（比較雨衰減和云衰減）圖1.2 雨衰減監(jiān)測(cè)系統(tǒng)觀測(cè)站點(diǎn)分布（國(guó)內(nèi)站點(diǎn)配有雨衰儀）圖1.3 Ku/Ka 頻段雨衰減監(jiān)測(cè)儀系統(tǒng)1.2.2 雨衰減短期預(yù)報(bào)及應(yīng)用研究近年來(lái)，隨著數(shù)值天氣模式的發(fā)展，MM5（Fifth Generation Mesoscale Model）和 WRF（The Weather Researchand Forecasting Model）等數(shù)值模式開(kāi)始被應(yīng)用于電波傳播研究中。1996 年，Bevis 等利用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)采取嵌套網(wǎng)格模式 12 小時(shí)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)天頂延遲的濕項(xiàng)，并為數(shù)值天氣預(yù)測(cè)與天頂延遲的濕項(xiàng)建立了簡(jiǎn)單的

8圖1.3 Ku/Ka 頻段雨衰減監(jiān)測(cè)儀系統(tǒng)減短期預(yù)報(bào)及應(yīng)用研究，隨著數(shù)值天氣模式的發(fā)展，MM5（Fifth Generation MesoscaThe Weather Researchand Forecasting Model）等數(shù)值模式開(kāi)始究中。1996 年，Bevis 等利用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)采取嵌套網(wǎng)格模天頂延遲的濕項(xiàng)，并為數(shù)值天氣預(yù)測(cè)與天頂延遲的濕項(xiàng)建立

很多預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)和星上資源分配系統(tǒng)已經(jīng)為系統(tǒng)輔助決策提供保障。圖1.4 Bath 大學(xué)基于數(shù)值模式的雨衰減空間分布預(yù)報(bào)結(jié)果圖1.5 英國(guó)對(duì)流層傳播衰減短期預(yù)報(bào)系統(tǒng)
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本文編號(hào)：2875763