[发明专利]一种空天地一体化太赫兹通信信道建模方法

权利要求书

1.一种空天地一体化太赫兹通信信道建模方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1：设定初始环境参数，所述环境参数包括载波频率f_c、频偏变化率收发距离d(t)、相对移动速度v(t)；

S2：根据所述环境参数，计算出自由空间传播损耗L_free、分子吸收损耗L_air、云雾衰减L_fog和降雨衰减L_rain，并生成信道传输损耗L；

S3：根据传输速度和频偏变化率收发距离的关系，生成信道传输时延τ₀(t)；

S4：根据信道传输时延τ₀(t)，生成信道传输相移φ₀(t)；

S5：根据信道传输损耗L和信道传输相移φ₀(t)，生成信道冲激响应h(t)；

S6：更新时间参数t，并更新不同传输距离、不同天气条件下对应时变参数的取值，回到步骤S1，生成新的信道响应。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自由空间传播损耗是太赫兹在空气中传播时候的能量损耗，太赫兹在穿透任何介质的时候都会有损耗，则太赫兹自由空间损耗L_free可以表示为：

L_free＝32.4+20log(f_c)+20log(d(t))

其中，log(*)为对数运算。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分子吸收损耗是大气中水分子和氧分子对太赫兹波段特殊的吸收效应，使得大气在太赫兹波段的折射率成为一个复数折射率，其具体值由不同大气环境下的压强、温度和湿度决定，其大气中氧气和水汽对太赫兹波段的分子吸收损耗L_air可以表示为：

其中，γ₀为大气中氧气所造成的衰减率；γ_w为水汽所造成的衰减率；h₀为干燥空气的有效高度；h_w为水汽的有效高度；θ为通信仰角，sin(*)为正弦函数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述云雾衰减是太赫兹会受到对流层中的云雾的吸收和散射，其大气中云雾对太赫兹波的吸收衰减L_fog可以表示为：

其中，H₀表示为液态水柱含量；K₀表示衰减率系数；β为通信仰角。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述降雨衰减是太赫兹会受到降雨的吸收和散射，其大气中降雨对太赫兹波的降雨衰减L_rain可以表示为：

其中，L_E表示有效路径长度；μ表示降雨衰减率。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道传输时延是当传输过程是卫星与地面的通信时，考虑到两者之间的距离以及太赫兹波穿越对流层过程中的明显损耗，多径效应对接收端的影响已经微乎其微。因此，模型中主要考虑了视距传输，视距径的传输时延只与传播速度与收发距离有关，则生成信道传输时延τ₀(t)可以表示为：

其中，c表示光速。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述生成信道传输相移是由多普勒频移f_d、多普勒频移变化率f'_d、随机相位ψ₀产生，则生成信道传输时延φ₀(t)可以表示为：

其中，Δt表示变化时间，随机相位ψ₀服从在[0,1]上的均匀分布，其均匀分布概率密度函数f(x)可以表示为：