TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol.12, No.4, April 201 4, pp. 3168 ~ 3 1 7 6   DOI: http://dx.doi.org/10.11591/telkomni ka.v12i4.4787          3168     Re cei v ed Au gust 28, 20 13 ; Revi sed  No vem ber 2 1 , 2013; Accepte d  De cem ber  9, 2013   Sea Surface Reflection and Power Attenuation Analysis  of Radio Wave in UHF Satellite Communications       Yuanming Ding* 1 , Jingjing Sun 2 , Xue  Wang 3   1,2 Key   Lab of C o mmunic a tio n  and N e t w ork, Dali an U n ivers i t y , Dali an, Li ao nin g  11 662 2, Chin a   3 School of Infor m ation En gi ne erin g, Dali an  U n iversit y , Da lia n, Liao ni ng 11 662 2, Chi n a   *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l : ding yu a n min g @dl u .ed u .cn 1 , xin x i n ra nsun @16 3 .com 2 w angx ue@dlu. edu.cn 3       A b st r a ct   Ultra Hi gh F r equ ency ( UHF ) ban d is  incr easi ngly w i del y used  in  mili tary mariti me  satelli t e   communic a tio n s  due to its go od co mmu n icat ion p e rfor manc e. Electromag n e tic w a ve emitt ed by satel lite i s   reflected  w hen  reach i ng  the s ea s u rfac e, a n d   multi path  fadi ng is  very s e rio u s w h ich c aus es interf erenc e   o n   the rece ived s i gna l, espec ia ll y w hen satel lit e el evatio a n g le is  low .  In this pa per, the U H F  ban d multi path   effects of sea surface   w e re studie d  foll ow in g the ge nera l  princi pl es of mode lin g in  mu ltipath effects. T h e   nu meric a l  si mu latio n  w a ma de  base d   on  R a ylei gh  cr iteri o n a nd t he  ju dg me nt b a sis w a s obta i ne d w h i c h   deter mi nes w hether the spec ula refl ected c o mpo nent or  diffuse reflec te d compo nent  do mi nates in t h e   reflected  w a ve , and t hen  the  reflectio n  c o e fficient of   s ea surface  i n  different pol ari z a t i on mo des   w e r e   calcul ated. F i n a lly, th e p o w e attenuati o n  of r e flected  w a ve  r e lativ e  to  dir e ct w a ve for  differ ent w i nd  sp eed s   w e re simulate d an d an aly z e d . Nu meric a l s i mulati on re s u l t s show  that the great er the  w i nd spe ed is,  the   greater  the  po w e r attenu atio n of r e flecte w a ve w ill  bec o m e  a nd th mo re seri ous   mult ipath  fadi ng  w i l l  b e .   In additi on, diff use reflecti on a ttenuatio n is more seri ous tha n  specu l ar refl ection.      Ke y w ords : se a surface  mul t ipath effects, sea surfac reflectio n , pow er attenu atio n, UHF , mar i ti me   satellit e co mmunic a tions      Copy right  ©  2014 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1. Introduc tion  SATCOM  has been very widely  us ed in the  civilian and milit ary fields due to its  advantag es,  su ch a s  a  wi de cove re d range, radio  f eature s , flexible networkin g, comm unication  without geo graphi cal re stri ction s comm unication co st s ind epe nde nt of di stan ce , etc. In  satell ite   comm uni cati on, the l o wer ban d of  UHF (frequ en cy  r a n g e  o f  300 MHz  to 3 000 MHz )  is us ua ll y   use d  and VHF band (fre q uen cy rang e of 30MHz  to 300M Hz) is  occa sion ally use d . UHF h a s   many uni que  advantag es i n  military a p p lication s   [1],  su ch a s  th e strong  pen etra tion sig nal a n d   pra c tical te rminal, ca achi eve glo b a l rea c h  an d broad ca sting net work,  use r  a c ce ss is  guarantee d a nd so o n The multip ath pro pag atio n co mpon ent  due to  sea  su rface refl ection i s  diff icult to  sup p re ss wh en  the elect r oma gneti c  wave  e m i tted by satellite re ache s the sea  su rface,   esp e ci ally in  the region   wi th lower sate llite  elevation  angl whi c h  mea n s 0°-2 0° h e re a nd t he  sea  su rfa c multipath fad i ng is ve ry o b vious.  Un der s t a n d i n g  th e c h ar ac te r i s t ic s   o f  mu ltip ath   fading chan n e l of sea  su rface  and m odelin g of it  are very ne cessary d u rin g  the de sign  of  comm uni cati on  system s.  As ea rly a s  t he 1 950 s,  m u ch  attention  ha s b een  gi ven to multip ath   probl em, and  a large nu mber of stu d i es were  m a de in the ch ara c teri stics  of sea surfa c electroma gne tic dispersio n , and multip ath refle c ti on m odel s are e s tablished. Lite rature [2] ma de   a re sea r ch o n  the cha r a c teristics of L - ban d mu ltip ath fading d ue to sea  surface refle c t i on.  Literatu re [3]  studi ed th e  se surfa c e  multipath  m odel  of mete r ba nd. In lit eratu r e [4],  sea   surfa c e   multi path cha r a c te ristics  of C-b and we re  me asu r ed  an d t he te st results  were a naly z ed.  Literatu re [5]  simulate d the  process  of  multipath  effe ct in th e e n vironment  of  cal m  an d dyn a m ic  lake surf a c e.   Curre n tly, fe w re sea r che s  have been  made on  UHF band ele c tromagn etic reflection of   sea  su rfa c and it is difficult to find  complete a nd  accurate te st data a s   re sult of the  co stly  spe nd on a c tual mea s ure m ent on the sea. The r efo r e, in this pap er, the UHF  band multip a t h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Sea Surface Refle c tion an d Powe r Attenuation  Anal ysis of Radio  Wa ve…  (Yua nm ing Ding 3169 effects of  sea  surfa c are a nalyze d , and  sea  su rf ace reflection  co efficient an d po wer  attenuati o n   of reflected  wave are calcu l ated.       2. Multipath  Fading and  Sea Wea  Hei ght  In maritime  satellite co mm unication s, p a rtial el ectro m agneti c   sig nal tra n smitted from  the  satellite gets  to the receivi ng antenn a directly whi c h i s  called the  direct wave. The other parti a l   rea c he s the receivin g ante nna by refle c tion from  sea  surfa c whi c h  is calle d the reflecte d wav e Then b o th en ter the re ceiv er in the  way of vector su perp o sitio n . Becau s e th e path dista n ce s of  each ele c tro m agneti c   wa ve are  differe nt, their a rrivi ng time a nd  pha se a r different. A plu r ality  of signal su perim po se at  the receiver which s upe rpose in-pha se at times a nd in reve rse  on   occa sion. As  a result, the amplitude s of  receiv e d  sig nal ch ang e d r amati c ally, whi c h produ ce a   decli ne. Sign al attenuatio n  cau s e d  by m u ltipath is   call ed multipath f ading. Th e m u ltipath effect s   model of se a surfa c e i s  sh own in Fig u re  1.      2 L t 1 L     Figure 1. Sea Surface M u ltipath Effects  Model       In Figure 1,  h is the verti c al  distan ce from  phase c ente r  of the anten na to the refl ective  surf a c e,   t is satellite elevation angl e. In this mod e l, there a r e t w o path s  fro m  satellite to   receiving  a n tenna whi c h a r the dire ct wave  a nd refl ected wave. The satellite  i s   very  far  a w a y   from the refle c tive su rface comp ared wit h  the ant enn a, so it is con s ide r ed that  signal s rea c hi ng   the antenna and the  sea surface from same  satellite are parallel [5].  Oce an wave  is the re cipro c ating motio n  phenom eno n of sea wat e r und er sea  bree ze.  Different wi n d  spee ds  correspon ds to different  wav e  heights. F o r non -calm sea  surfa c e,  the  irre gula r  signi ficant wave h e ight  i s   u s u a l l indicated a s 3 / 1 H , which i s   al so  kn own a s  the  one  third g r eat wave. It is got by arrangin g  the wave  height s a cco rding to th eir sizes  and t h e n   cal c ulatin g th e ave r ag e h e ight of  1/3  wave s in  fro n t of the  qu e ue. Studie s   have  sho w n   that  signifi cant  wave heig h t can reflect the  relatio n ship s of ocean  wave growi ng.  Taki ng the  fully  gro w ing o c e an wave a s  the backg ro und, Formul a (1) i s  u s e d  to descri b e the relatio n shi p   betwe en wi nd  spee d and  si gnifica nt wav e  height [6].    2 3 / 1 0214 . 0 U H                                                                               (1)                                                                                              Whe r e, 3 1 H  is th e si gnifica nt  wave  height,   U is  wind  spe ed o n  the  se a. Mean  squ a re  wave  height  h refe rs to the m e a n  squa re  roo t  value of  wave heig h t o n  o c ean  surf ace,  and it relations h ip with s i gnificant wave height is  as  follows :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 4, April 2014:  3168 – 3 176   3170 h H 4 3 1                                                                                              (2)                                                                                                                                                          Table  1 li sts t he value s   of  signifi cant  wa ve height  and  mean  squa re wave hei gh t unde different win d  spee ds.       Table 1. Signi ficant Wave  Heig ht and M ean Squa re  Wave Height   Wind speed U(m / s)  Significant w a ve  height 3 1 H (m)   Mean square   w a ve h e ight h (m)  1 0.0214   0.00535   3 0.1926   0.04815   5 0.5350   0.13375   7 1.0486   0.26215   9 1.7334   0.43335   11 2.5894   0.64735   13 3.6166   0.90415   15 4.815   1.20375       3. Sea Surfa ce Re flec tion  3.1. Ra y l eigh  Criterion   Surface can  be divided  into smo o th  surfa c and  roug h surfa c e a c cording  to the  roug hne ss de gree of refle c t i ve surfa c e. On a smo o th  flat surface, the su rf ace sp ecul ar refle c ti on   is domin ant. On a ro ugh  surface, it prod uce s  diffuse reflection eith er. Wh en the  undul ating wave   height difference sati sfie s Raylei gh crite r ion d e scrib ed a s  in  Formula  (3 ), it is gene rally  c o ns ide r ed  th e  s e a   s u r f ac e is  s m oo th  a n d prod uces  specular  refle c tion only [3].    t h sin 8 1                                                                                         (3)    Whe r e, h  is the mean sq uare wave heig h t,  is the wave length of the incid ent wave t is the  satellite elev ation angl e. Literatu re [7]  gives t he el e v ation angle  cal c ulatio n formula  of sate llite  receiving ant enna.       L G R R L G E WG DP 2 2 cos cos 1 cos cos arctan                                                          (4)    Whe r e,  E is ele v ation angle, L is the latitude  of the  receiv ing point at sea,  G is the longitude   difference between receiv ing  point and satellite,  DP R is th e radiu s   of th e ea rth  re cei v ing poi nt,  WG R is synchronous orbit radi us of satellite.   As i s   shown  in Figure 2,  absci ssa i s   satellit e elevat ion angle, y - ax is i s  m ean square  wave hei ght  and two  cu rves a r e Raylei gh cu rve s  wh en freq uen cie s  are 240 MHz and  320M Hz,   respe c tively. It is can  be  see n  that wh en freq uen cy  is 24 0MHz  and  wind  sp eed i s  le ss t han  7m/s, the se a su rface is regarded  smo o th. When  f r eque ncy is  3 20MHz a nd satellite elevation  angle 14 t , the sea surfa c can  not be rega rded sm ooth  and specula r  reflectio n  mo del can   not be u s e d  a s  the  sea  su rf ace  multipath  model.  So, concl u si on can   be  got  that whether  the se a   surfa c e i s  sm ooth or not is  related  with the  wind  spe e d  on sea, ele c trom agn etic  wave freq uen cy  and satellite elevation an g l e.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Sea Surface Refle c tion an d Powe r Attenuation  Anal ysis of Radio  Wa ve…  (Yua nm ing Ding 3171     Figure 2. Ray l eigh Curve s  and Satellite Elevation Angle       3.2. Specula r Refle c tion  Coe fficien For th e id ea l refle c ting  surface th at i s   com p letely  sm ooth, th e surfa c e  re flection  coeffici ent is  equal  with  Fresn e l reflecti on  coeffici ent s 0 , namely 0 . Fresn e l reflecti on  coeffici ent is ascertai ned  by  electro m agneti c  wa ve freque ncy ,  polari z ation  mode, sate llite   elevation an g l e and surfa c e type [8]. Th vertical pol arization is gi ven by:    t t t t 2 2 0 cos sin cos sin                                                (5)     Hori zo ntal pol arization is gi ven by:    t t t t 2 2 0 cos sin cos sin                                                                           (6)    Whe r e,   is  the water  c o mplex permittivity. The c o mp lex permittivity values   are related to the   type of su rfa c e. In te rms of the ele c t r oma gneti c  wave  frequ e n cie s  we stu d ied,  the sp ecific  cal c ulatio n expre ssi on s of water  com p le x permittivity  are a s  follows [9]   ' ' ' i                                                                   ( 7 )     Whe r e,                                             2 ' 2 1 f ir s ir     f f f s ir s 0 2 ' ' 2 2 1 2      Whe r e,  f is fre quen cy of el ectro m ag neti c  wave  and  unit is Hz,  0 is the permittivity of fre e   spa c e an m / F 10 854 . 8 12 0 , ir is the sea wate r diele c tric p e r mittivity and  9 . 4 ir . is   the relaxation  time of sea water, s and  s  are the ionic  co ndu ctivity  and the static p e rmittivity  of s ea water,  respec tively.  s , and s  can be  calcul ated by the followi ng  Fomula rs:     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 4, April 2014:  3168 – 3 176   3172 a T s ) (     3 4 2 2 1 10 491 . 2 10 276 . 1 10 949 . 1 134 . 87 ) ( T T T T     3 7 2 5 3 5 10 232 . 4 10 21 . 3 10 656 . 3 10 613 . 1 0 . 1 S S S TS a     b T ) (      3 16 2 14 12 10 10 096 . 5 10 938 . 6 10 824 . 3 10 111 . 1 2 1 ) ( T T T T     3 8 2 6 4 5 10 105 . 1 10 760 . 7 10 638 . 7 10 828 . 2 0 . 1 S S S TS b      e S s , 25      3 7 2 5 3 10 282 . 1 10 093 . 2 10 4619 . 1 18252 . 0 , 25 S S S S S     T 25      2 8 7 5 2 -6 4 2 10 551 . 2 10 551 . 2 10 849 . 1 10 2.464 10 266 . 1 10 033 . 2 S     In Formula s   above, wate r temperatu r e   T is taken a s   28 and th e global ave r age valu e of  salinity S is % 254 . 3                                                    Fre s nel  form ula i s   used t o  calculate  the  re flec tion c o effic i ent  of c o mpletely  s m ooth  interface. Ho wever,  in a c t ual  situation,  the s ea su rfa c e ca n o be   ab solutely smooth with some  fluctuation. If the refle c tive surfa c e i s  wit h  ce rtai n ro ug hne ss, but i s  relatively flat,  in other  word s,  it satisfies the  Rayleigh  Crit erion, then th e spe c ul a refl ection  coeffici ent can b e  expre s sed a s   s 0                                                                ( 8 )     Whe r e, s is the  sp ecular scattering fa cto r , whi c h  de n o tes th at the  rou ghn ess  of refle c tive   surfa c e m a ke s the amplitu de of spe c ul a r  refle c tion attenuate a nd its value s  are  as follo ws [10 ]     1 . 0 2 2 1 812537 . 0 1 . 0 0 2 2 exp 2 2 2 s                                                        (9)    is the rou ghn ess facto r  of rough  surfa c whi c h is d e scribed a s  follo ws:     t h sin                                                                               (10)    Assu med  tha t  the in ciden t wave frequ ency i s   320 MHz an wi nd  spe ed i s   7m/s, in   vertical a nd  hori z ontal  po larization m o des, the  Fre s nel  refle c tio n  co efficient s an d spe c u l a   reflectio n   coe fficients  with t he introdu ctio n of  spe c ul ar  scattering  fa ctor of th sea  are  comp are d   in Figure 3.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Sea Surface Refle c tion an d Powe r Attenuation  Anal ysis of Radio  Wa ve…  (Yua nm ing Ding 3173   (a) Ve rtical p o lari zation     (b) Hori zo ntal   polari z ation     Figure 3. Fre s nel a nd Spe c ula r  Refle c ti on Co efficient  in Different Polari zation M ode      As ca n be se en from Fig u re 3, the ampl itude of  Fre s nel refle c tion  coeffici ent in vertical  polari z atio mode i s   smal ler  comp ared  with in  ho rizontal pol ari z a t ion mod e . T he latter is  al most  a s  lar g e  as  1. C o mp ar e d   w i th  F r es ne l r e fle c tion   coe fficient of ide a l interfa c e, the amplitud e  of  spe c ul ar  refl ection  coefficient is some what  a ttenua ted  with   introdu ction of spe c ul ar sca tter  factor. Sp ecu l ar  scatter fa ctor ha a g r eater im pa ct  on h o ri zontal  pola r i z ation   mode  than  o n   vertical pol ari z ation mo de.     3.3. Diffu se  Refle c tion F actor   Whe n  the se a surfa c e i s  so ro ugh tha t  Ra yleigh criterion can n o t be met, specular  reflectio n  red u ce s and diff use reflectio n  incre a ses  wi th the incre a s e of rou ghn ess. The po wer  reflecte d to  a n tenna  from   sea  surfa c e  i s  m a inly  cont ributed  by  diffuse  refle c tio n . It occu rs  on  area  mu ch  l a rge r  th an t he first F r e s nel  zon e   wh ose  ph ase i s  n o t related  and  am plitu d e   fluctuation  is  large.  Ge om etrical  o p tics  theory  do se  not satisfy dif f use  refle c tio n  which m e a n that the in cid ence a ngle i s  n o t equ al t o  refl e c tion  a ngle  and  una ble to e s tabli s geom etri cal  relation shi p  with the direct  wave. The dif f use refl ectio n  coeffici ent of rough  su rface i s  define d  by  the followin g  Formul a (1 1):     d 0                                                                                     (11)    Whe r e,  d is diffuse  reflection  factor whi c h is  a co mpl e x function  of sa tellite elevation angle t mean  squa re  wave  hei gh t h , wavelen g th ele c tromag netic  wave . The  app roxi mations of   diffuse refle c t i on factor a r got th roug h theoretical  re search [11]:      5 . 0 , 025 . 0 2 5 . 0 1 . 0 , 858 . 0 454 . 0 2 1 . 0 0 68 . 3 2 0 0 0 d                                       (12)      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 4, April 2014:  3168 – 3 176   3174   (a) Ve rtical p o lari zation     (b) Hori zo ntal   polari z ation     Figure 4. Diffus e   Reflec tion Fac t or  in Different Po lari zation Mo de     Figure 4 sho w s the  relatio n  cu rve of diffuse  refle c tion  factor an d sa tellite elevation angle  of different el ectro m ag neti c  wave freq u enci e s i n  se a  state 4. It ca n be  seen f r o m  the sim u lat i on with the satell ite elevation angle in crea ses, the  diffuse refle c tion coefficient am plitude s incre a se   within a  ce rta i n elevation  a nd be gin s  to  decrea s e   afte r re aching  a l i mit value. Besid e s, it is n o alway s  true that the highe r the frequen cy is, the la rge r  the diffuse reflection fa ctor be com e s.       4. Analy ses  on Rec e iv ed  Po w e r   In  maritime satellite com m unication s busi n e ss,  th re ceived signal  is gen erally  the  synthe sis of  three  comp onent s, nam ely dire ct wave, spe c ula  reflecte d wave and diff use   reflecte d wa ve. If the reflective wave  come s from  the first Fre s nel  zone m eeting Raylei gh  crite r ion,  whi c h d enote s   that sea  su rface i s   relati vely smooth,  the specul ar reflectio n  is   domina n t. At this poi nt, the  diffuse  co mp onent i s   so lit tle effective that can b e  re gard ed  as  noi se  to deal  with. Whe n  the  sea be cam e   very rou gh, the diffuse re flection i s  do minant an d the   spe c ul ar refle c tion can be i gnored.     4.1. Direct  Wav e   Po w e r   Con s id erin the pu re  air ch ann el, p o we r atten u ation of el e c trom agn etic wave s   corre s p ond s to the pro pag ation loss in f r ee  spa c e p L . Free-spa c e lo ss is the b a si c prop agation   loss mode,  and si gnal p o we r re ceive d  by antenn a is only a small pa rt of the transmit t ing  antenn a radi ation po we as m o st e n e r gy is  spread   out to the ot her  dire ction s . The farth e the   work di stan ce and th e larger the  ball a r ea a r e, t he l e ss po we r re ceiver  will int e rcepte, na m e ly  the larger propag ation lo ss will  be.  p L can be  re pre s ente d  by F o rmul a (13).  Whe r e,  R is  comm uni cati on dista n ce.     2 4 R L p                                                                              ( 1 3 )     Free -spa ce  prop agatio is the  mo st ba sic an d  simpl e  m e ans of radi o wave  comm uni cati on. The  ele c troma gneti c  wave propa gat es  in  the free  spa c e  after  emitting from  the  omnidi rectional antenna whose e nergy will spread to a sphe re face. Assuming that the  transmitter gain is t G , receiv er gai n is r G .The relatio n shi p  betwee n  the  received po wer  and the  transmissio n power can be  expresse d a s   p r t t r L G G P P                                                                        (14)  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Sea Surface Refle c tion an d Powe r Attenuation  Anal ysis of Radio  Wa ve…  (Yua nm ing Ding 3175 4.2. Reflec ti on Wav e  Po w e r   The receptio n po wer of  reflecte wa ve can  be g o t acco rding  to the sea  su rface  reflectio n   coe fficient. It is a c kno w led ged  that the o c cu pied p r op ortio n  of refle c ted   power i s  e q u a to the squa re  of refle c tion  coeffici ent. T he rece ived power of  refl ected wave  f r om sea   surf ace  relative to the direct  wave can be calcula t ed as:     2 lg 10 r D P r   (dB)                                                                     (15)    Whe r e,  r is the  reflection  co efficient of se a surfa c e a n r when the  specular reflection is   domina n t, otherwise  r r D is  the rel a tive a n tenna  gai n i n  the  dire ctio n of the  spe c ula r   reflectio n  poi nt on the sea.  The relative  antenn a gain  is app roximat e ly given by [12]:      2 10 4 5 . 1 1 10 10 4 t G r r D                                                      (16)    4.3. Simulation Analy s is  The simulatio n   paramete r are set  a s : receiver gain 11 r G dB, polari z ati on mod e  is  vertical, ele c tromag netic  wave fre que ncy 320 f MHz. Th e re ceived  power of sp ecul ar  reflectio n  wa ve and diffuse refle c tion wave relative to the dire ct wave in different wind  spe e d s   are sho w n in  Figure 5.        (a) Spe c ul ar reflection  wav e     (b) Diffuse ref l ection wav e     Figure 5. Power F adin g  of Specula r  an d Diffuse  Refl ection  Wave  Relative to Di rect  Wave in  Different Win d   Speed     As  can  be  seen f r om  Fig u re  5, the  great er the  wi nd  spe ed, th e g r eate r  the  po wer  attenuation  d enoting m u ltipath fadin g  p henom eno n o f  sea  su rface   is mo re  severe. In the studi ed  rang e of  satel lite elevation  angle, the  ma ximum po wer attenuation  o f  spe c ula r  reflection  wave i s   -10dB, whil e that of diffuse reflectio n  can rea c h to -18dB, whi c h mean that diffuse refle c tio n   attenuation i s  more serio u s than spe c ul a r  refle c tion.       5. Conclusio n   In  maritim e  satellite com m unica tions, sea  surface  has a strong  reflection effect  on  satellite si gnal, resulting i n  multipath fading, es peci ally in areas with  low satellite elevation   angle. In this pape r, the UHF  ban d m u ltipath e ffect s of se a su rf ace a r studi ed followi ng t h e   gene ral pri n ciples of mod e ling in multipath effects.  The judgme n t basi s  is o b tained which   determi ne whether  spe c ul a reflecte wave o r  diffu se  refle c ted  wa ve domi nate s  in th refle c ted   wave ba sed  on Rayleig h  crite r ion. The  powe r  atten uation rel a tive to direct wave of specu l Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 4, April 2014:  3168 – 3 176   3176 reflecte d wav e   on sm ooth   se surfa c e   and diffuse  reflecte d wav e   on ro ugh sea surfa c e   a r e   simulate d an d analy z ed in  base of cal c ulating the  re flection  coeffi cient. Simulat i on re sult s sh ow  that the gre a t er the wi nd  spe ed i s , the  greate r   the  power atten u a tion of refle c ted  wave  will  become and the  more seri ous multipath   fading will  b e . In additio n , diffuse  refle c tion attenuati o n   is more se rio u s than  spe c ular reflectio n .  So  far, there is no a ccu rate measure d  data on UHF   band el ectro m agneti c  refl ection of sea  surfa c and  t hese co ncl u si ons  can p r ovi de refe ren c for   multipath eff e ct analysi s   of se surface i n  data post-process ing stage i n   Maritime satellite  comm uni cati ons.       Ackn o w l e dg ment  This  work was supp orted  by the Scientif ic Re sea r ch Proj ect o f  Liaoning P r ovince   Educatio nal Committee  (No.L2 012 440 ).      Referen ces   [1]  Lia ng Q, Chen  J. Actualit y  a nd Future D e v e lo pment of U H F Satellite C o mmunic a tio n Chin ese N e w   T e leco mmunic a tions . 20 07; 9 ( 11): 26-2 8 [2]  Karasa w a  Y, Shiok a w a  T .  Characteristics of  L- Ban d  Multi p a t h F adin g  Due  to Sea Surface  Reflectio n Antenn as an d Propa gati on.  IEEE Transacti ons on Ant enn as and Pro p a g a tion . 19 84; 32 (6): 618-6 23.   [3]  Don g  M, Z hao Y,  Z hang S. Rese arch on  S ea Surface  Multip ath Mod e l of Meter Band.  Electron ics   Journ a l . 20 09; 36(6): 13 73- 13 77.   [4]  Meng Y,  Le e Y .   Multipath  Ch a r acteri z a ti on  a nd F a d e  Miti ga tion of A i r-to-Groun d Pro pag a t ion C h a nne l   Over T r opica l  Sea S u rface  at C B a n d . IEEE Antennas and Propagat ion Societ y   Internationa S y mp osi u m (APSURSI).  T o ronto. 201 0: 1-4.  [5]  Liu Y, D a n g  Y,  Z hang S. Pr eli m inar y M u ltip ath Mod e li ng B a sed o n  Se a Su rface Envir onm ent.  Scienc e   of Surveyin g a nd Map p in g . 2 013; 38( 1): 122 -124.    [6]  Stotts LB. Closed Form Expre ssion for Optic a l Puls e Broa d eni ng i n  Multi p l e -Scatterin g  Medi a.   Ap p lied  Optics . 1978; 1 7 (4): 504- 50 5.  [7]  Yang  XK, Ya n g  XL. Ne w  E l e v ation  Calc ulat ion Formu la  of Satellit e Rec e iving A n ten na.    Cabl e T V   T e chno logy . 2 010; 1: 38- 41.   [8]  Bucco D, C h is holm JD. C o m paris on of Scat tering M ode ls for Pred icatin Rad a r Multi pat h Effects over   the Sea.  Ameri c an Institute of Ae ron autics a n d  Astronautics .  1997: 1 61-1 7 0 .   [9]  Dao u t F ,  Khe n c haf A, Sa ill ard  J. T he Effect of Sa l i nit y   an T e mperature o n  the  El ectromagn etic F i e l d   Scattered b y  S ea W a ter.  Oceans Eng i ne eri n g for T oday s  T e chno logy a n d  T o morr ow s   Preservati on 199 4: 110- 115.   [10]  Ahn S, Yang  E, Chun J.  Lo w  Angle T r acking Us ing Itera tive Multip ath Canc ell a tion  in  Sea Surfa c e   En vi ronm e n t .  IEEE Radar C o nferenc e. Wa shin gton. 20 10: 115 6-11 60.   [11]  W ong KT , Michae l DZ . Self-Initiati ng MUSI C-Base d Direc tion F i nd ing i n  Und e r w ater Ac oustic Particl e   Veloc i t y -F i e ld Beamsp ace.  IEEE Journa l of Oceanic En gi n eeri n g . 20 10; 2 5 (2): 262- 27 3.  [12]  Goldh i rsh J, V oge l W J Han d book  of Pro p a gatio n Effects for Ve hicu lar  a nd P e rson al M obil e  S a tell it e   System s . NAS A  Referenc e Public atio n. 199 8: 1274.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.