短波信道建模与仿真技术研究

论文摘要

无线信道特性是设计及测试任何一种通信系统必须考虑的因素之一。对于短波电离层信道来说,由于电离层随时间地点的不同而不断变化,电离层信道特性十分复杂,要充分测试一种新的短波通信系统变得十分困难。因此,短波信道仿真因具有成本低、准确性高、可重复实验等优点而得到广泛的应用。目前被广泛使用的短波信道模型仅能仿真窄带信道条件。当信号带宽达到1MHz量级的时候,需要一种新的信道模型来更准确的反映电离层对整个信号频带的散射特性。本文对现有宽带短波信道模型进行了合理的改进,并提出了仿真实现方案。宽带短波信道建模的一个核心问题是如何描述每一传播路径内时延功率扩展。ITS短波信道模型提供了一种时延功率分布函数形式。针对其难于计算及仿真实现的问题,本文提出了一种改进的时延功率分布函数,新提出的分布函数有闭合表达形式且与ITS模型有相近的统计特性。以改进的宽带短波信道理论模型为基础,本文进一步提出了一种短波电离层信道仿真实现模型,并且给出了具体的参数计算方法,分析了仿真实现模型的统计特性。在进行宽带短波信道仿真中,需要生成大量不相关有色高斯随机过程,本文提出了一种新的正弦和仿真模型的参数计算方法。与现有方法相比,新提出的方法不仅统计特性与理论模型更加接近,而且大幅提升了仿真效率。最后,本文分析了短波航空信道的信道特性。分别给出了短波空-空、空-地信道仿真模型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 短波通信概论
• 1.2 短波通信的主要优缺点
• 1.3 短波信道研究现状
• 1.4 本文的研究内容和结构安排
• 第二章 短波信道传播特性
• 2.1 地波传播
• 2.2 电离层的基本特性
• 2.2.1 电离层D 层
• 2.2.2 电离层E 层
• 2.2.3 电离层F 层
• 2.3 短波在电离层中的传播特性
• 2.3.1 传播模式
• 2.3.2 可用频率
• 2.3.3 多径传播
• 2.3.4 衰落
• 2.3.5 多普勒（Doppler）频移
• 2.3.6 相位起伏与频谱扩散
• 2.4 短波信道的噪声和干扰
• 2.4.1 大气噪声
• 2.4.2 人为噪声
• 2.4.3 电台干扰
• 2.5 本章小结
• 第三章 宽带短波信道模型与仿真实现算法
• 3.1 宽带短波信道理论模型
• 3.1.1 ITS 宽带短波信道传播模型
• 3.1.2 信道散射函数
• 3.2 改进的时延功率分布函数
• 3.2.1 ITS 理论模型仿真实现面临的问题
• 3.2.2 改进的时延功率分布函数
• 3.3 信道仿真实现模型
• 3.3.1 单一传播模式短波信道仿真实现结构
• 3.3.2 TDL 仿真模型参数计算方法
• 3.4 多模式信道仿真模型的一般结构
• 3.5 本章小结
• 第四章 随机调制过程仿真实现算法研究
• 4.1 复随机调制过程仿真参考模型
• 4.2 产生大量不相关高斯过程面临的问题
• 4.3 改进的 SoS 仿真模型参数计算方法
• 4.3.1 SoS 仿真模型基本统计特性
• 4.3.2 改进的SoS 仿真模型参数计算方法MMEDS
• 4.4 洛伦兹型功率谱随机序列产生方法
• 4.5 本章小结
• 第五章 短波航空信道建模
• 5.1 短波空-空信道建模
• 5.1.1 短波空-空信道传播特性
• 5.1.2 各类型传播信道接收功率分布情况
• 5.1.3 短波空-空信道仿真模型
• 5.2 短波空-地信道建模
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文总结
• 6.1 本文主要工作与贡献
• 6.2 下一步工作建议
• 致谢
• 参考文献
• 硕士研究生期间的研究成果
• 个人简历