如圖1所示，在“好狀態”時，衛星到地面接收機的信號由直視分量和反射分量組成。直視路徑和反射路徑的路徑差Δr=r_d+r_S-r_LOS,其中，r_d=r′+r′′，因此，反射信號相對直視信號的延時為：Δt=c·Δr，其中c為光速，利用下列公式：
　　
　　以及等式γ-ε+α=0和r′′=r_LOS·cos(γ)可以得到下式：
　　
　　由于γ很小，反射源靠近接收機，并且接收機和反射源之間的距離可近似為：r_S=h/sin(α)≈h/sin(ε)，則接收機端接收到的可解析路徑數可由主徑和次徑時間差除以碼片" title="碼片">碼片周期T_c求得，即：
???
將Δr代入(6)式，則可以得到接收機端接收到的可解析路徑數：
　　
　　由(7)式可以看出，接收機接收到的可解析路徑數是反射源高度h、碼片間隔TC以及衛星仰角ε的函數。假設反射源高度h=50m，則圖2表示在不同的碼片速率情況下接收機端接收到的可解析路徑數隨衛星仰角的變化情況。

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??? 由圖2得出的不同碼片速率可解析碼片數在衛星60度、40度、30度、20度下可解析碼片數的情況如表1所示。

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??? 由此可得：碼片速率為1.228 8Mb/s時，如果衛星仰角小于20度，則地面終端接收信號可解析路徑數大于1，衛星信道屬于頻率選擇性衰落信道；如果衛星仰角大于20度，則接收信號可解析路徑數小于1，屬于頻率非選擇性衰落信道。碼片速率為3.84Mb/s時，如果衛星仰角小于40度，則終端接收信號可解析路徑數大于1，衛星信道屬于頻率選擇性衰落信道，如果衛星仰角大于40度，則接收信號可解析路徑數小于1，屬于頻率非選擇性衰落信道；碼片速率為10Mb/s時，如果衛星仰角小于60度，則地面終端接收信號可解析路徑數大于1，衛星信道屬于頻率選擇性衰落信道，如果衛星仰角大于60度，則接收信號可解析路徑數小于1，屬于頻率非選擇性衰落信道。在頻率選擇信道時，可以采用Rake接收技術來對抗衰落，提高系統的通信質量。
??? 近年來，美國、歐洲、亞洲等都對城市環境下無線信道多徑時延參數進行了測量，文獻[1]給出了城市環境下GPS衛星信道多徑模型，文獻[2]將發射機置于高樓頂，對城市環境下的多徑時延參數進行了測量。綜合上述文獻的測量數據，并結合圖2中的結果，對城市環境“好狀態”下低軌衛星信道可建立為表2所表示的三徑模型。

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　?、?“壞狀態”情況：在城市環境“壞狀態”下，低軌衛星傳輸到地面終端的信號受到建筑、樹木及其它障礙物的遮擋和反射，接收信號不存在直視分量，此時的低軌衛星信道屬于瑞利衰落信道，可建模為圖3所示的抽頭延遲線模型。

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???? 圖3中，s(t)為發射信號，a₀(t),a₁(t),a₂(t)…,a_L(t)表示瑞利衰落造成的復信道系數，多徑時延Δτ₁,Δτ₂,…，Δτ_L根據具體環境由測量值決定。在大多數情況下，由于反射造成的多徑信號總是比第一徑信號經歷更大的衰減，因此有：
???? |a0(t)|>|a1(t)|>|a2(t)|>…>|aL(t)|
　　參考文獻[3]給出了低軌道衛星城市環境下瑞利衰落信道的多徑時延參數，如表3所示。

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??? 由表3可以看出，在城市環境“壞狀態”下，當碼片速率小于2Mb/s時，沒有可分離多徑信號存在，若要采用Rake接收技術來提高系統性能，則需要采用更高的碼片速率。
2 Rake接收性能
??? 在城市環境下，低軌衛星信道存在多徑分量，此時采用Rake接收技術來對抗多徑衰落，提高系統的誤碼性能。在第一節建立的低軌道衛星城市信道模型的基礎上，本節討論采用最大比合并Rake接收的性能，比較采用Rake接收和未采用Rake接收時的誤碼率及性能改善。
　　假設信道存在L路多徑信號，其復信道系數分別為：a_i(t),i=0,1,…,L-1，其幅度服從瑞利分布，其相位服從[0 -2π]的均勻分布。
　　當不采用Rake分集接收時，接收機只接收主徑信號(i-0),則接收機輸出端的瞬時信噪比為^[2]：
　　
　　其中，G為擴頻增益，N0為熱噪聲功率密度，并假設每條多徑信號具有相同的信道噪聲功率密度。
　　當采用最大比合并Rake分集接收時，每徑信號都乘上一個與本徑信號強度相關的權值系數wi，此時接收機輸出端的瞬時信噪比為：
　　
　　對于相干PSK解調，其誤碼率可由公式(9)計算：
　　
　　將公式(8)和公式(9)代入公式(10)，即可得到采用Rake和未采用Rake接收時的系統瞬時誤碼率。
多徑信號的信號強度是時變的，為了求得接收端輸出的平均信噪比SNRa v，可將其瞬時信噪比在其信號幅度的概率分布密度函數上求統計平均得到。由于多徑信號幅度服從瑞利分布，即：
　　
　　其中，2δ_a²表示每條路徑的平均功率。
　　則接收端的平均誤碼率可由公式(11)計算：
???
??? 在城市環境“好狀態”下，根據表2的三徑信道模型，采用計算機模擬仿真得到最大比合并Rake接收所得到的平均誤碼率曲線如圖4所示；在城市環境“壞狀態”下，根據表3的瑞利信道模型，采用計算機仿真得到最大比合并Rake接收所得到的平均誤碼率曲線如圖5所示。仿真中擴頻增益G為1 024,擴頻碼速率為10Mb/s，數據源用計算機產生，經擴頻、上變頻后發射。發射信號經計算機模擬的萊斯衰落信道，在接收端解擴后得到的數據與信源數據比較得到其誤碼率，仿真中未采用編碼，接收采用硬判決。

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　　由圖4和圖5可以看出，在“好狀態”情況下，為達到10^-4誤碼率采用3徑Rake接收可使系統的信噪比改善1.6dB左右；而在“壞狀態”情況下，為達到10^-4誤碼率,采用4徑Rake接收可使系統的信噪比改善2dB左右，但需采用較高的碼片速率。由此可見，在城市環境下采用Rake接收技術可有效地對抗多徑衰落。

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　　低軌衛星信道的研究及其模型的建立是低軌道衛星系統設計的前提和基礎，本文對城市環境下低軌道衛星信道、Rake接收技術及其性能進行了研究和仿真。仿真結果表明，在城市環境下采用Rake接收技術獲得的收益可達1～2dB，達到了較好的效果，但需要采用較高的碼片速率。本文中仿真所用的信道模型是建立在一些文獻研究結果的基礎上的，具有一定的參考價值。然而，地面接收環境復雜多變，要建立合適的信道模型，其基本參數應來源于實測，針對我國特殊的地形地貌環境進行低軌道衛星信道參數實測十分必要，對于我國發展低軌道衛星通信技術具有非常重要的意義。