卫星通信系统的信道建模理论与验证方法研究

Because existing stallite channel research lacks real test data and fails to show real channel characteristics, based on solid research of domestic and international satellite channel, this project summaries characteristics and mechanism of various existing channel modeling methods, comes up with theory and method of satellite channel modelling which is closer to the actual satellite system and bulids different band satellite communication channel model. Then this project designs satellite channel test method and developes equipments to obtain basic channel data to verify the channel model in different frequency, different application scenarios and various weather conditions, aiming at analyzing the influence of different factors on satellite channel model, collecting data to modify these models and making iterative verification. And based on the characteristics of stallite channel, this project provides better schemes to advance existing satellite communication technology system, improving the service quality of the downlink and uplink satellite channels. The challenge for this project includes: channel modeling method, theory, implementation and verification scheme of different band satellite communication systems under complex environment.

本项目着重针对现有卫星通信不同信道模型存在的实际测试数据支撑较少、反映真实信道特性存疑等不足，在深入调研国内外卫星信道方面研究工作基础上，总结现有不同信道建模方法的特征与推导机理，提出更贴近实际卫星系统的卫星信道建模理论与方法，建立不同频段卫星通信信道模型；设计卫星信道测试方法，完成信道基础数据获取设备研制，在不同频段、不同应用场景、不同天气等因素下对这一信道模型进行验证，分析不同因素对卫星信道模型的影响，积累信道数据，修正信道模型参数并进行迭代验证；根据卫星信道特性，对现有卫星通信技术体制提出完善方案，提高卫星通信上下行链路服务质量。本项目的挑战为：不同频段卫星通信系统复杂环境下的信道建模方法与理论及实际系统验证方案实现与测试。

针对我国现有卫星通信研究领域中，支撑信道模型的实际测试数据较少、无法反映真实信道特性等不足，本项目在深入调研国内外卫星信道研究工作的基础上，总结了现有不同信道建模方法的特征与推导机理，提出了星地信道的测试方案，研究了对卫星信道建模方法进行验证的方法，研究了信道信息约束下的卫星星座系统联合优化方法。重要结果包括：依据不同天气情况下的S波段卫星信道数据，建立了多状态概率统计模型，对多种信道模型进行了对比验证；设计了由频谱信号接收仪为核心的信道测试体系，对 “亚洲之星”进行了信道数据测试；提出了基于半监督离群值检测框架的卫星信道验证方法；研究了信道信息约束下，多波束卫星星座系统进行负载均衡与功率控制联合优化，以及卫星频谱共享网络中的多跳路由策略和频谱资源调度机制。本项目的成果可运用于空间信息网络的设计与优化，为我国未来卫星通信系统发展提供理论与数据支撑。