题目：星地传输信道的研究与实现

       由于具有覆盖范围广、通信容量大、可利用频带宽以及不受地理条件的限制等优点，卫星通信已经被广泛应用于国防和民用的很多领域，如军事侦察、电视直播、导航定位、环境监测等，成为现代社会生活中不可缺少的通信手段。然而，星地传输的信道环境复杂多变，使得信号传输的有效性和可靠性不可避免地受到影响。研究星地传输信道的特性并建立模型得到接收端信号的变化情况，对了解卫星信道衰落的规律以及采取相应的抗衰落措施至关重要。

       本文详细分析了星地传输信道的特性，星地信道的不理想使得信道中传输的信号受到多种因素的影响，包括自由空间的传播损耗、大气吸收和闪烁、雨滴的吸收、云雾衰减以及电离层闪烁和法拉第旋转等。卫星移动通信还会受到由于相对运动造成的时延扩展、多径衰落、阴影衰落以及多普勒频移的影响。由于传输路径较长，收发端存在传播延时，这对固定卫星通信影响较为明显。信道中还不可避免地受到噪声的干扰。

       对卫星移动信道特性的研究，通常用三种概率分布（Rician分布、Rayleigh分布和Lognormal分布）来描述，定量地刻画出接收信号幅度（或信号功率）的概率密度分布情况。其中Rician分布和Rayleigh分布描述多径衰落，Lognormal分布描述阴影衰落。本文详细介绍了三种分布的概率密度函数。然后，根据接收端信号的组成情况（直射信号的有无，是否受阴影衰落），介绍了三种卫星移动信道模型：乡村环境信道模型、单环境慢衰落信道模型和两状态快衰落信道模型。其中，乡村环境信道模型只适用于周围环境变化较慢的乡村环境；单环境慢衰落信道模型通过调节信道参数可以用于周围环境变化较慢的各种环境（乡村、郊区、城区）；双状态动态衰落信道模型可以用于各种环境（乡村、公路、城市）中，且适用于周围环境的快变化。本文对三种卫星移动信道模型在MATLAB软件中做了仿真实现，并分析了概率分布、电平通过率、平均衰落时长和误码率等信道参数。

       相比较于卫星移动通信，固定卫星通信可以通过适当的选址避免多径衰落和阴影衰落的影响，但高频段（本文以Ka频段为例）的电波极易受到大气的损伤，这一影响不可忽略。其中，较低频段（低于10GHz）固定卫星信道可以看成加性高斯白噪声信道；Ka频段固定卫星信道还要考虑大气的影响，通过推导和已研究的统计数据得出Ka频段固定卫星信道衰落为平坦慢衰落，仅与天气情况有关，信道衰落的包络和相位在一个符号周期内是常数，且服从高斯分布。本文建立了较低频段固定卫星信道模型和Ka频段固定卫星信道模型，并在MATLAB软件中做了仿真实现，分析了接收端的误码率性能。

       本文在分析了Ka频段移动卫星特性的基础上，在FPGA上设计了信道模拟器，可以比较输入的数据和经过信道后输出的数据。