近地大气环境下太赫兹无线通信信道影响因素研究

论文摘要

日益增长的高速无线通信,迫切需求深入研究宽带太赫兹通信技术。太赫兹波段信号在大气中严重的传输路径损耗是限制太赫兹宽带通信发展的重要因素,因此,未来超高速无线通信系统的物理层技术发展和性能分析,需要详细研究太赫兹波在近地面大气中传输的衰减特性,进而建立太赫兹波段准确的大气传输信道模型。本文对太赫兹波在近地大气中传输遭受的各类衰减,如建筑材料的反射散射,植被的散射吸收,气溶胶微粒的散射和大气中极性分子的吸收等进行分析与研究。基于传统菲涅尔反射方程和基尔霍夫散射理论,通过引入瑞利散射因子导出修正的菲涅耳方程,来研究建筑材料对太赫兹波的反射散射衰减;基于植物结构的简化模型和理论路径损耗模型,通过改变叶片的大小、分布、空气水分含量等参数,研究太赫兹波在不同类型植物和空气组成的混合信道中的吸收散射衰减;由气象数据结合己有文献确定了雾、霾、雨粒子的光学特性参量,结合粒子的尺度分布谱、介电常数和复折射率等参数,根据粒子尺度因子不同,采用Mie散射理论和Rayleigh散射理论,研究不同气象条件下大气悬浮微粒对太赫兹波的散射衰减;基于标准大气参数公式和HITRAN数据库关于分子光谱谱线的相关参数,结合Van-Vleck Weisskopf方法,研究大气中极性分子的吸收衰减。基于以上四方面研究,建立完整的太赫兹波频段大气传输信道模型,并进行数值仿真,分析得到近地面大气环境中各类因素对太赫兹波的衰减特征,从而得到强吸收频点、弱吸收频点的位置和衰减较小的透明窗口位置及宽度,对比已有实测数据验证建立的信道模型的准确性。本文的研究将有助于解决近地面太赫兹通信的发展瓶颈,为空间星表通信、无线局域网通信、近地大气通信等技术的发展提供理论依据。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘丹梅

导师: 井庆丰

关键词: 太赫兹,信道仿真,分子吸收,气溶胶散射,植被散射,建筑物散射

来源: 南京航空航天大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,电信技术

单位: 南京航空航天大学

分类号: O441.4;TN92

DOI: 10.27239/d.cnki.gnhhu.2019.001362

总页数: 103

文件大小: 5873K

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