Ku衛(wèi)星通信的雨衰特性及在上海地區(qū)的補(bǔ)償機(jī)制

宋曉東

摘 要：文章簡(jiǎn)述了上海地區(qū)的氣象特點(diǎn)，收集和整理了民航Ku波段衛(wèi)星網(wǎng)上海區(qū)域管制中心歷時(shí)一年的實(shí)際雨衰數(shù)據(jù)。在現(xiàn)實(shí)可行的基礎(chǔ)上嘗試找出提高系統(tǒng)抗雨衰性能的方法，并在總結(jié)結(jié)果的基礎(chǔ)上提出了進(jìn)一步研究的方向。

關(guān)鍵詞：民航；Ku波段；雨衰特性；上海；雨區(qū)估算；雨衰補(bǔ)償1 上海的地理和降水特征

上海位于北緯31度14分，東經(jīng)121度29分。正是中國(guó)海岸線中心點(diǎn)，守長(zhǎng)江口。處于長(zhǎng)江三角洲沖積平原前緣，東瀕東海，北界長(zhǎng)江，南臨杭州灣，西與江蘇省和浙江省接壤。全境為沖積平原，僅西南部有部分火山巖丘。海拔平均高度在4米左右，地勢(shì)平坦，山脈少而低小。西部有佘山、天馬山等，但高度都在100米以下。上海地區(qū)的降水同時(shí)兼有普遍性和集中性的特點(diǎn)，既有所處的地理環(huán)境所帶來(lái)的全年降水量比較充沛的現(xiàn)狀，也有因?yàn)檠雌诘拇嬖谠斐山邓怕蔬h(yuǎn)較其他時(shí)期來(lái)的大的差別。

2 民航上海區(qū)管的Ku衛(wèi)星站使用

民航Ku波段衛(wèi)星通信網(wǎng)于2005年底開(kāi)始建設(shè)，于2007年7月正式投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。Ku衛(wèi)星網(wǎng)是中國(guó)民航衛(wèi)星通信網(wǎng)的重要組成部分，為全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)中任意兩個(gè)衛(wèi)星地球站之間的單跳通信，支持話音、數(shù)據(jù)廣播、甚高頻和雷達(dá)等多種業(yè)務(wù)。

圖1 衛(wèi)星傳輸鏈路的電平關(guān)系圖

圖1顯示的是在一個(gè)典型的衛(wèi)星傳輸鏈路中，各個(gè)點(diǎn)的相對(duì)電平之間的關(guān)系。在發(fā)射站，地面站通過(guò)高功率放大器（High Power Amplifier ，HPA）等一系列設(shè)備處理得到一個(gè)較強(qiáng)的發(fā)射電平信號(hào)有效全向輻射功率[Effective Isotropic Radiated Power，EIRP（E）]，通過(guò)天線向衛(wèi)星發(fā)射。經(jīng)過(guò)一系列穿越大氣層的衰減之后信號(hào)傳遞到了衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器上，此時(shí)的接收電平已經(jīng)很微弱。衛(wèi)星通過(guò)自身的轉(zhuǎn)發(fā)器將湮沒(méi)在噪聲中的微弱信號(hào)提取出來(lái)進(jìn)行中繼放大，重新得到一個(gè)較強(qiáng)的發(fā)射功率EIRP（S），向目標(biāo)接收站發(fā)射。隨后通過(guò)同樣的穿越大氣層的信號(hào)衰減之后，地面接收站采用靈敏度極高的低噪聲放大器（Low Noise Amplifier，LNA）同樣從噪聲中將極其微弱的信號(hào)提取出來(lái)，并放大還原，至此一次完整的衛(wèi)星通信宣告完成。

從圖中可以看出，大部分的電平損耗集中在上下行鏈路（圖中Lu和Ld的折線）中出現(xiàn)，這其中，降水等引起的信道惡化、來(lái)自宇宙空間和大氣層內(nèi)的各種電磁波干擾等都會(huì)造成信號(hào)電平質(zhì)量的急速下降。在衛(wèi)星地球發(fā)射站和接收站的性能有限的前提下，提高衛(wèi)星系統(tǒng)尤其是像Ku波段衛(wèi)星系統(tǒng)的抗雨衰性能，對(duì)于信號(hào)質(zhì)量的保證有著非常明顯的作用。

3 雨衰的定義和影響

當(dāng)電磁波穿越降雨區(qū)域時(shí)，降雨層會(huì)對(duì)電磁波產(chǎn)生各個(gè)方面的影響，不僅會(huì)吸收電磁波的能量，而且還會(huì)對(duì)電磁波產(chǎn)生散射，以及去極化效應(yīng)等。這種吸收和散射共同形成了降雨層對(duì)電磁波的干擾和衰減作用，統(tǒng)稱為雨衰。

這種衰減呈現(xiàn)非選擇性能和緩慢的時(shí)變特性，是導(dǎo)致信號(hào)劣化，影響系統(tǒng)可用性的主要因素，因此雨衰問(wèn)題也就成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中必須考慮的重要問(wèn)題。雨衰的大小與雨滴直徑與波長(zhǎng)的比值有著密切的關(guān)系，當(dāng)信號(hào)的波長(zhǎng)比雨滴大時(shí)，散射衰減起決定作用，當(dāng)電磁波的波長(zhǎng)比雨滴小時(shí)，吸收損耗起決定作用，無(wú)論是吸收或散射作用，其效果都使電波在傳播方向遭受衰減；當(dāng)電磁波的波長(zhǎng)和雨滴直徑越接近時(shí)衰減越大，一般情況下（比如中短波）電磁波的波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于雨滴直徑，故衰減很小，C波段信號(hào)受雨衰的影響也可以忽略。對(duì)于10GHz以上的電磁波，雨衰的影響就非常明顯了，在鏈路計(jì)算中必須考慮雨衰的影響。頻率越高雨衰的影響越大，大雨和暴雨對(duì)電磁波的衰減要比小雨大得多。

除了降雨衰減，降雨產(chǎn)生對(duì)電磁波的吸收衰減也會(huì)對(duì)地面站產(chǎn)生熱噪聲的影響。這種噪聲折算到衛(wèi)星站接收天線的輸入端就會(huì)衍化成為天線熱噪聲。經(jīng)驗(yàn)表明天線熱噪聲對(duì)接收信號(hào)的載噪比會(huì)產(chǎn)生很大的影響。這種影響和產(chǎn)生的衰減大小與天線的結(jié)構(gòu)有關(guān)。依據(jù)歷史數(shù)據(jù)測(cè)算，每衰減0.1dB，噪聲溫度約增加6.7K。而在一般情況下，天線的仰角越高，降雨噪聲的影響就相對(duì)越小。這是因?yàn)殡姶挪ㄒ虼舜┻^(guò)降雨的路徑較短，相應(yīng)地衰減量也就小一些。

降雨噪聲有如下的定義公式：

Tatm=[1-10E（-R/10）]10E（-W/10）Train

其中，R為雨衰值，單位為dB；W為饋源到低噪聲放大器LNB之間的波導(dǎo)損耗值，單位dB；Train為雨的溫度，單位為K。從公式中可以看出，在沒(méi)有雨衰的情況下，噪聲溫度不增加；在沒(méi)有波導(dǎo)損耗的情況下，噪聲溫度只和波導(dǎo)損耗值有關(guān)。又由于噪聲溫度增加將直接影響到接收系統(tǒng)的G/T值，也就是直接影響到接收信號(hào)的載噪比，因此對(duì)于信號(hào)的可用度的影響決不能簡(jiǎn)單忽視，甚至可以說(shuō)比降雨衰減更明顯。故在進(jìn)行相關(guān)的鏈路計(jì)算時(shí)必須考慮其影響。

此外，降雨雨衰還會(huì)對(duì)電磁波產(chǎn)生去極化作用。所謂去極化的現(xiàn)象也是因?yàn)橛甑蔚奈蘸蜕⑸渥饔靡鸬摹Ｒ话闱闆r下，當(dāng)天線仰角大于15度時(shí)，交叉極化鑒別度在超過(guò)年平均時(shí)間的0.1%時(shí)可達(dá)到27dB；0.01%時(shí)為20dB；0.001%時(shí)為15dB。

從一些已知的氣象和雨衰文獻(xiàn)中可以查詢到如下數(shù)據(jù)：上海地區(qū)年平均99.9%的可用度條件下，需要調(diào)整的雨衰值在4.3dB左右，年平均中斷的時(shí)長(zhǎng)在8.8小時(shí)左右，最壞的月份也有2.8小時(shí)的中斷；如果按照99%的可用度計(jì)算，則需要調(diào)整的雨衰值為1.35dB，年平均中斷的時(shí)長(zhǎng)會(huì)迅速爬升至87.7小時(shí)，最壞的月份中斷時(shí)間也會(huì)相應(yīng)地提高到20.8小時(shí)。

4 民航使用的Ku雨衰記錄

在上海民航區(qū)域管制中心，每個(gè)自然日值班人員會(huì)在上午10：30對(duì)Ku波段衛(wèi)星網(wǎng)上海區(qū)管節(jié)點(diǎn)的設(shè)備進(jìn)行巡檢工作，巡檢內(nèi)容包括：站點(diǎn)接收主參考節(jié)點(diǎn)的接收電平（Rx Lvl）和能噪比（Eb/No）；接收本地站點(diǎn)的接收電平（Rx Lvl）和能噪比（Eb/No）；以及當(dāng)前的發(fā)射電平值（Current Tx Power）。endprint

5 差別及原因推斷

表1中的內(nèi)容詳細(xì)地記錄了從2011年5月至2012年5月初，篩選出了歷史氣象記錄中降水程度中雨或以上的日期，以及那些天里Ku衛(wèi)星站的工作狀況。從表中可以看出，高頻度的降水主要集中在2月、3月、6月和8月，基本符合前文中所推斷的春雨和梅雨季節(jié)對(duì)衛(wèi)星傳輸?shù)臐撛谟绊戄^大的觀點(diǎn)。分析這一年的實(shí)際巡檢記錄與常見(jiàn)的雨區(qū)估算法發(fā)現(xiàn)，兩者并不完全吻合。這主要可能的原因有以下幾點(diǎn)：

第一，巡檢記錄來(lái)自每日的定時(shí)巡檢，此時(shí)的降雨水平并不能代表當(dāng)日的整體降雨水平，有可能在巡檢當(dāng)時(shí)衛(wèi)星系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好，但到了下午或晚上因?yàn)榻涤暧炅吭龃蠖斐尚l(wèi)星系統(tǒng)穩(wěn)定性下降甚至掉線。

第二，作為氣象參考資料的降雨程度比較粗泛，只能反映當(dāng)天上海全市的大致天氣水平，并不能精確到衛(wèi)星站所在的青浦區(qū)的天氣水平。可能當(dāng)天的市區(qū)天氣降水較少，但位于市郊的區(qū)管中心的降水程度要更大一些。

第三，作為雨區(qū)估算法的參考資料在不斷地更新中，上海所在的雨區(qū)衛(wèi)星可用度表也必須維持在最新?tīng)顟B(tài)。氣候特點(diǎn)本身這幾年來(lái)也在逐漸變化中，并不是一成不變的。可用度表的參數(shù)也許對(duì)最后的結(jié)果也產(chǎn)生了一定的偏移。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述論述，可以得到以下的初步結(jié)論：

第一，Ku波段衛(wèi)星網(wǎng)在上海地區(qū)的性能表現(xiàn)基本延續(xù)了其一貫的特點(diǎn)，在天星口徑、信道容量、信號(hào)強(qiáng)度等方面相較C波段衛(wèi)星網(wǎng)有一定的優(yōu)勢(shì)；但在抗雨衰方面表現(xiàn)則不如后者，特別是在面對(duì)短時(shí)突降的雷暴雨天氣時(shí)，瞬時(shí)的信號(hào)衰減落差較大，甚至可能在短時(shí)間內(nèi)超過(guò)20dB。

第二，上海地區(qū)有非常顯著的地域性氣候特征。主要表現(xiàn)在：氣候濕潤(rùn)；全年降水比較平均，沒(méi)有明顯的旱季和雨季的區(qū)分，但對(duì)衛(wèi)星傳輸影響較大的中到大雨則分布地相對(duì)比較集中；江南地區(qū)的特別氣候現(xiàn)象——梅雨季節(jié)對(duì)于Ku波段衛(wèi)星網(wǎng)的影響較其他季節(jié)要明顯，潮濕多雨的梅雨期間更需要持續(xù)關(guān)注衛(wèi)星地面站的運(yùn)行情況，多巡檢查看設(shè)備和系統(tǒng)鏈路的運(yùn)行情況，及早發(fā)現(xiàn)可能的各種隱患；在臺(tái)風(fēng)多發(fā)的季節(jié)（6～8月），Ku衛(wèi)星傳輸質(zhì)量相比全年其他時(shí)節(jié)也顯得略差。

常見(jiàn)的雨衰補(bǔ)償方法主要有設(shè)置降雨預(yù)備余量，采用糾錯(cuò)編碼，采用業(yè)務(wù)分集技術(shù)，頻率變換技術(shù)，極化方式的選擇，采用低噪聲高增益的優(yōu)質(zhì)高頻頭（LNB），高品質(zhì)天線的選擇，以及最常見(jiàn)的上下行功率控制等。通過(guò)逐一確認(rèn)和對(duì)比，并判斷是否適用上海地區(qū)的Ku衛(wèi)星網(wǎng)，初步得到的改進(jìn)思路如下：根據(jù)上海地區(qū)的氣候特點(diǎn)，在年均降水較多的月份（如針對(duì)降水集中和梅雨季節(jié)特點(diǎn)明顯的6～9月），向網(wǎng)控中心反饋信息，請(qǐng)求提升適度的增益上限，一般可嘗試提升3至4dB左右（也可調(diào)節(jié)發(fā)射衰減值相應(yīng)減小若干個(gè)dB），在過(guò)了降水集中的這段時(shí)間之后再適度將增益值調(diào)整回原值，借以提高Ku波段衛(wèi)星網(wǎng)上海區(qū)域的基站對(duì)抗雨衰的性能。

此外，需要指出的是，隨著氣候變暖和溫室效應(yīng)的加劇，整個(gè)全球的極端氣候發(fā)生頻率在逐漸增加，這對(duì)Ku波段的衛(wèi)星傳輸一定會(huì)產(chǎn)生影響，包括上海地區(qū)在內(nèi)。以上文提到的ITU-R推薦的雨區(qū)估算法為例，其估算法本身也在隨著時(shí)間的推進(jìn)逐漸更新數(shù)據(jù)，現(xiàn)在已經(jīng)更新了超過(guò)10個(gè)版本，這就要求抑制雨衰和針對(duì)性的補(bǔ)償技術(shù)也要不斷與時(shí)俱進(jìn)，不能停留在以前的成果上。

參考文獻(xiàn)

[1]車(chē)晴，毛志 .Ku波段衛(wèi)星廣播中雨衰現(xiàn)象的研究[J].電波科學(xué)學(xué)報(bào)，1999，14（2）.

[2]蔡敏.Ku波段衛(wèi)星通信雨衰影響的分析[D].廣州：中山大學(xué)，2009.

[3]康健，李信，高垣.Ku頻段衛(wèi)星鏈路降雨衰減特性分析[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)學(xué)報(bào)），2009，27（4）：354-358.

[4]張俊祥，崔愛(ài)紅，梁冀生.降雨對(duì)衛(wèi)星鏈路的影響分析[J].無(wú)線電工程，2005，35（12）：11-13.

[5]李黃.利用Ku波段衛(wèi)星通信雨衰探測(cè)大氣降水的初步研究[J].遙感學(xué)報(bào)，2006，10（4）：568-572.

[6]宋丹，曲紹君.民航Ku波段衛(wèi)星通信站的鏈路測(cè)試及維護(hù)[J].價(jià)值工程：46-47.

[7]王衛(wèi)民.提高Ku頻段地球站抗雨衰能力的措施[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2003（4）：45-47.

[8]周艷秋，賈方，李萍.武警衛(wèi)星通信系統(tǒng)的雨衰估算及分析[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2008（13）：44-48.

[9]李琳，王杰.雨衰對(duì)Ku波段衛(wèi)星的影響及消除[J].大眾科技，2010（11）：15-16.

[10]王秀琦，曾昭生.雨衰對(duì)Ku波段信號(hào)的影響及估算[J].廣播與電視技術(shù)，2000（1）：101-104.endprint

5 差別及原因推斷

表1中的內(nèi)容詳細(xì)地記錄了從2011年5月至2012年5月初，篩選出了歷史氣象記錄中降水程度中雨或以上的日期，以及那些天里Ku衛(wèi)星站的工作狀況。從表中可以看出，高頻度的降水主要集中在2月、3月、6月和8月，基本符合前文中所推斷的春雨和梅雨季節(jié)對(duì)衛(wèi)星傳輸?shù)臐撛谟绊戄^大的觀點(diǎn)。分析這一年的實(shí)際巡檢記錄與常見(jiàn)的雨區(qū)估算法發(fā)現(xiàn)，兩者并不完全吻合。這主要可能的原因有以下幾點(diǎn)：

第一，巡檢記錄來(lái)自每日的定時(shí)巡檢，此時(shí)的降雨水平并不能代表當(dāng)日的整體降雨水平，有可能在巡檢當(dāng)時(shí)衛(wèi)星系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好，但到了下午或晚上因?yàn)榻涤暧炅吭龃蠖斐尚l(wèi)星系統(tǒng)穩(wěn)定性下降甚至掉線。

第二，作為氣象參考資料的降雨程度比較粗泛，只能反映當(dāng)天上海全市的大致天氣水平，并不能精確到衛(wèi)星站所在的青浦區(qū)的天氣水平。可能當(dāng)天的市區(qū)天氣降水較少，但位于市郊的區(qū)管中心的降水程度要更大一些。

第三，作為雨區(qū)估算法的參考資料在不斷地更新中，上海所在的雨區(qū)衛(wèi)星可用度表也必須維持在最新?tīng)顟B(tài)。氣候特點(diǎn)本身這幾年來(lái)也在逐漸變化中，并不是一成不變的。可用度表的參數(shù)也許對(duì)最后的結(jié)果也產(chǎn)生了一定的偏移。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述論述，可以得到以下的初步結(jié)論：

第一，Ku波段衛(wèi)星網(wǎng)在上海地區(qū)的性能表現(xiàn)基本延續(xù)了其一貫的特點(diǎn)，在天星口徑、信道容量、信號(hào)強(qiáng)度等方面相較C波段衛(wèi)星網(wǎng)有一定的優(yōu)勢(shì)；但在抗雨衰方面表現(xiàn)則不如后者，特別是在面對(duì)短時(shí)突降的雷暴雨天氣時(shí)，瞬時(shí)的信號(hào)衰減落差較大，甚至可能在短時(shí)間內(nèi)超過(guò)20dB。

第二，上海地區(qū)有非常顯著的地域性氣候特征。主要表現(xiàn)在：氣候濕潤(rùn)；全年降水比較平均，沒(méi)有明顯的旱季和雨季的區(qū)分，但對(duì)衛(wèi)星傳輸影響較大的中到大雨則分布地相對(duì)比較集中；江南地區(qū)的特別氣候現(xiàn)象——梅雨季節(jié)對(duì)于Ku波段衛(wèi)星網(wǎng)的影響較其他季節(jié)要明顯，潮濕多雨的梅雨期間更需要持續(xù)關(guān)注衛(wèi)星地面站的運(yùn)行情況，多巡檢查看設(shè)備和系統(tǒng)鏈路的運(yùn)行情況，及早發(fā)現(xiàn)可能的各種隱患；在臺(tái)風(fēng)多發(fā)的季節(jié)（6～8月），Ku衛(wèi)星傳輸質(zhì)量相比全年其他時(shí)節(jié)也顯得略差。

常見(jiàn)的雨衰補(bǔ)償方法主要有設(shè)置降雨預(yù)備余量，采用糾錯(cuò)編碼，采用業(yè)務(wù)分集技術(shù)，頻率變換技術(shù)，極化方式的選擇，采用低噪聲高增益的優(yōu)質(zhì)高頻頭（LNB），高品質(zhì)天線的選擇，以及最常見(jiàn)的上下行功率控制等。通過(guò)逐一確認(rèn)和對(duì)比，并判斷是否適用上海地區(qū)的Ku衛(wèi)星網(wǎng)，初步得到的改進(jìn)思路如下：根據(jù)上海地區(qū)的氣候特點(diǎn)，在年均降水較多的月份（如針對(duì)降水集中和梅雨季節(jié)特點(diǎn)明顯的6～9月），向網(wǎng)控中心反饋信息，請(qǐng)求提升適度的增益上限，一般可嘗試提升3至4dB左右（也可調(diào)節(jié)發(fā)射衰減值相應(yīng)減小若干個(gè)dB），在過(guò)了降水集中的這段時(shí)間之后再適度將增益值調(diào)整回原值，借以提高Ku波段衛(wèi)星網(wǎng)上海區(qū)域的基站對(duì)抗雨衰的性能。

此外，需要指出的是，隨著氣候變暖和溫室效應(yīng)的加劇，整個(gè)全球的極端氣候發(fā)生頻率在逐漸增加，這對(duì)Ku波段的衛(wèi)星傳輸一定會(huì)產(chǎn)生影響，包括上海地區(qū)在內(nèi)。以上文提到的ITU-R推薦的雨區(qū)估算法為例，其估算法本身也在隨著時(shí)間的推進(jìn)逐漸更新數(shù)據(jù)，現(xiàn)在已經(jīng)更新了超過(guò)10個(gè)版本，這就要求抑制雨衰和針對(duì)性的補(bǔ)償技術(shù)也要不斷與時(shí)俱進(jìn)，不能停留在以前的成果上。

參考文獻(xiàn)

[1]車(chē)晴，毛志 .Ku波段衛(wèi)星廣播中雨衰現(xiàn)象的研究[J].電波科學(xué)學(xué)報(bào)，1999，14（2）.

[2]蔡敏.Ku波段衛(wèi)星通信雨衰影響的分析[D].廣州：中山大學(xué)，2009.

[3]康健，李信，高垣.Ku頻段衛(wèi)星鏈路降雨衰減特性分析[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)學(xué)報(bào)），2009，27（4）：354-358.

[4]張俊祥，崔愛(ài)紅，梁冀生.降雨對(duì)衛(wèi)星鏈路的影響分析[J].無(wú)線電工程，2005，35（12）：11-13.

[5]李黃.利用Ku波段衛(wèi)星通信雨衰探測(cè)大氣降水的初步研究[J].遙感學(xué)報(bào)，2006，10（4）：568-572.

[6]宋丹，曲紹君.民航Ku波段衛(wèi)星通信站的鏈路測(cè)試及維護(hù)[J].價(jià)值工程：46-47.

[7]王衛(wèi)民.提高Ku頻段地球站抗雨衰能力的措施[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2003（4）：45-47.

[8]周艷秋，賈方，李萍.武警衛(wèi)星通信系統(tǒng)的雨衰估算及分析[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2008（13）：44-48.

[9]李琳，王杰.雨衰對(duì)Ku波段衛(wèi)星的影響及消除[J].大眾科技，2010（11）：15-16.

[10]王秀琦，曾昭生.雨衰對(duì)Ku波段信號(hào)的影響及估算[J].廣播與電視技術(shù)，2000（1）：101-104.endprint

5 差別及原因推斷

表1中的內(nèi)容詳細(xì)地記錄了從2011年5月至2012年5月初，篩選出了歷史氣象記錄中降水程度中雨或以上的日期，以及那些天里Ku衛(wèi)星站的工作狀況。從表中可以看出，高頻度的降水主要集中在2月、3月、6月和8月，基本符合前文中所推斷的春雨和梅雨季節(jié)對(duì)衛(wèi)星傳輸?shù)臐撛谟绊戄^大的觀點(diǎn)。分析這一年的實(shí)際巡檢記錄與常見(jiàn)的雨區(qū)估算法發(fā)現(xiàn)，兩者并不完全吻合。這主要可能的原因有以下幾點(diǎn)：

第一，巡檢記錄來(lái)自每日的定時(shí)巡檢，此時(shí)的降雨水平并不能代表當(dāng)日的整體降雨水平，有可能在巡檢當(dāng)時(shí)衛(wèi)星系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好，但到了下午或晚上因?yàn)榻涤暧炅吭龃蠖斐尚l(wèi)星系統(tǒng)穩(wěn)定性下降甚至掉線。

第二，作為氣象參考資料的降雨程度比較粗泛，只能反映當(dāng)天上海全市的大致天氣水平，并不能精確到衛(wèi)星站所在的青浦區(qū)的天氣水平。可能當(dāng)天的市區(qū)天氣降水較少，但位于市郊的區(qū)管中心的降水程度要更大一些。

第三，作為雨區(qū)估算法的參考資料在不斷地更新中，上海所在的雨區(qū)衛(wèi)星可用度表也必須維持在最新?tīng)顟B(tài)。氣候特點(diǎn)本身這幾年來(lái)也在逐漸變化中，并不是一成不變的。可用度表的參數(shù)也許對(duì)最后的結(jié)果也產(chǎn)生了一定的偏移。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述論述，可以得到以下的初步結(jié)論：

第一，Ku波段衛(wèi)星網(wǎng)在上海地區(qū)的性能表現(xiàn)基本延續(xù)了其一貫的特點(diǎn)，在天星口徑、信道容量、信號(hào)強(qiáng)度等方面相較C波段衛(wèi)星網(wǎng)有一定的優(yōu)勢(shì)；但在抗雨衰方面表現(xiàn)則不如后者，特別是在面對(duì)短時(shí)突降的雷暴雨天氣時(shí)，瞬時(shí)的信號(hào)衰減落差較大，甚至可能在短時(shí)間內(nèi)超過(guò)20dB。

第二，上海地區(qū)有非常顯著的地域性氣候特征。主要表現(xiàn)在：氣候濕潤(rùn)；全年降水比較平均，沒(méi)有明顯的旱季和雨季的區(qū)分，但對(duì)衛(wèi)星傳輸影響較大的中到大雨則分布地相對(duì)比較集中；江南地區(qū)的特別氣候現(xiàn)象——梅雨季節(jié)對(duì)于Ku波段衛(wèi)星網(wǎng)的影響較其他季節(jié)要明顯，潮濕多雨的梅雨期間更需要持續(xù)關(guān)注衛(wèi)星地面站的運(yùn)行情況，多巡檢查看設(shè)備和系統(tǒng)鏈路的運(yùn)行情況，及早發(fā)現(xiàn)可能的各種隱患；在臺(tái)風(fēng)多發(fā)的季節(jié)（6～8月），Ku衛(wèi)星傳輸質(zhì)量相比全年其他時(shí)節(jié)也顯得略差。

常見(jiàn)的雨衰補(bǔ)償方法主要有設(shè)置降雨預(yù)備余量，采用糾錯(cuò)編碼，采用業(yè)務(wù)分集技術(shù)，頻率變換技術(shù)，極化方式的選擇，采用低噪聲高增益的優(yōu)質(zhì)高頻頭（LNB），高品質(zhì)天線的選擇，以及最常見(jiàn)的上下行功率控制等。通過(guò)逐一確認(rèn)和對(duì)比，并判斷是否適用上海地區(qū)的Ku衛(wèi)星網(wǎng)，初步得到的改進(jìn)思路如下：根據(jù)上海地區(qū)的氣候特點(diǎn)，在年均降水較多的月份（如針對(duì)降水集中和梅雨季節(jié)特點(diǎn)明顯的6～9月），向網(wǎng)控中心反饋信息，請(qǐng)求提升適度的增益上限，一般可嘗試提升3至4dB左右（也可調(diào)節(jié)發(fā)射衰減值相應(yīng)減小若干個(gè)dB），在過(guò)了降水集中的這段時(shí)間之后再適度將增益值調(diào)整回原值，借以提高Ku波段衛(wèi)星網(wǎng)上海區(qū)域的基站對(duì)抗雨衰的性能。

此外，需要指出的是，隨著氣候變暖和溫室效應(yīng)的加劇，整個(gè)全球的極端氣候發(fā)生頻率在逐漸增加，這對(duì)Ku波段的衛(wèi)星傳輸一定會(huì)產(chǎn)生影響，包括上海地區(qū)在內(nèi)。以上文提到的ITU-R推薦的雨區(qū)估算法為例，其估算法本身也在隨著時(shí)間的推進(jìn)逐漸更新數(shù)據(jù)，現(xiàn)在已經(jīng)更新了超過(guò)10個(gè)版本，這就要求抑制雨衰和針對(duì)性的補(bǔ)償技術(shù)也要不斷與時(shí)俱進(jìn)，不能停留在以前的成果上。

參考文獻(xiàn)

[1]車(chē)晴，毛志 .Ku波段衛(wèi)星廣播中雨衰現(xiàn)象的研究[J].電波科學(xué)學(xué)報(bào)，1999，14（2）.

[2]蔡敏.Ku波段衛(wèi)星通信雨衰影響的分析[D].廣州：中山大學(xué)，2009.

[3]康健，李信，高垣.Ku頻段衛(wèi)星鏈路降雨衰減特性分析[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)學(xué)報(bào)），2009，27（4）：354-358.

[4]張俊祥，崔愛(ài)紅，梁冀生.降雨對(duì)衛(wèi)星鏈路的影響分析[J].無(wú)線電工程，2005，35（12）：11-13.

[5]李黃.利用Ku波段衛(wèi)星通信雨衰探測(cè)大氣降水的初步研究[J].遙感學(xué)報(bào)，2006，10（4）：568-572.

[6]宋丹，曲紹君.民航Ku波段衛(wèi)星通信站的鏈路測(cè)試及維護(hù)[J].價(jià)值工程：46-47.

[7]王衛(wèi)民.提高Ku頻段地球站抗雨衰能力的措施[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2003（4）：45-47.

[8]周艷秋，賈方，李萍.武警衛(wèi)星通信系統(tǒng)的雨衰估算及分析[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2008（13）：44-48.

[9]李琳，王杰.雨衰對(duì)Ku波段衛(wèi)星的影響及消除[J].大眾科技，2010（11）：15-16.

[10]王秀琦，曾昭生.雨衰對(duì)Ku波段信號(hào)的影響及估算[J].廣播與電視技術(shù)，2000（1）：101-104.endprint