短波宽带信道仿真的研究

论文摘要

在短波通信系统的设计和开发中,通常需要考虑信道的传输特性,由于考虑到风险和代价等因素,前期的方案设计通常要以计算机仿真的方法来进行系统设计,因此需要建立相应的信道模型并进行信道仿真。短波通信系统的性能,将会受到信道模型及信道仿真准确性的直接影响。因此,信道模型的建立及仿真不仅仅是了解信道特性的需要,更是系统开发的需要。为了评估短波宽带通信系统性能,论文在对短波信道特性和短波信道模型研究的基础上,基于ITS模型提出一种短波宽带信道传输函数仿真的实现方法,并利用散射函数对信道传输特性进行了仿真。通过引入平滑滤波算法获得散射函数等高线,对平均延时、延时扩展、多普勒频移、多普勒扩展以及多普勒频移随延时变化的特性进行了定量分析,证明了仿真信道的有效性。由于短波宽带信道中的噪声和干扰信号限制了短波通信系统的性能,为了准确地仿真短波宽带通信系统的性能,需要考虑噪声和干扰的波形信号。论文在对噪声和干扰信号模型分析的基础上,通过数学推导给出窄带干扰、脉冲噪声和大气噪声的仿真算法,同时给出了仿真结果,并对仿真信号统计特性进行分析,证明了仿真算法的有效性。论文为新一代短波大容量扩频通信的系统设计提供了理论依据和系统仿真的信道平台,同时也为下一步研究短波宽带信道模拟器的硬件实现提供了理论基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 短波信道建模的历史及现状
• 1.2.1 短波窄带信道的研究
• 1.2.2 短波宽带信道的研究
• 1.3 论文研究内容和结构
• 第2章 短波信道的特点
• 2.1 电离层的分层特性
• 2.1.1 电离层D层的特性
• 2.1.2 电离层E层的特性
• 2.1.3 电离层F层的特性
• 2.2 短波在电离层中的传播特性
• 2.2.1 最高可用频率
• 2.2.2 传输模式
• 2.2.3 多径传播
• 2.2.4 衰落现象
• 2.2.5 多普勒频移
• 2.2.6 相位起伏与频率色散
• 2.3 短波信道中的噪声和干扰
• 2.3.1 窄带干扰
• 2.3.2 脉冲干扰
• 2.3.3 大气噪声
• 2.4 本章小结
• 第3章 短波信道的模型及仿真方案确定
• 3.1 信道表述的基本方法
• 3.2 短波信道的数学表述
• 3.3 短波信道的统计特性
• 3.3.1 散射函数
• 3.3.2 多普勒扩展
• 3.3.3 延时扩展
• 3.3.4 时域电平交叉率
• 3.3.5 平均衰落时间
• 3.4 短波信道的数学模型
• 3.4.1 Watterson信道模型
• 3.4.2 高斯随机延时模型
• 3.4.3 伪确定性信道模型
• 3.4.4 扩展的Watterson模型
• 3.4.5 ITS短波信道模型
• 3.5 短波宽带信道仿真方案的确定
• 3.6 本章小结
• 第4章 短波宽带信道的仿真分析
• 4.1 ITS短波宽带信道模型的重构
• 4.2 短波宽带信道传输模型的仿真
• 4.2.1 Lorentzian型功率谱信道的仿真
• 4.2.2 Gaussian型功率谱信道的仿真
• 4.2.3 两种不同类型功率谱密度信道的比较
• 4.3 短波宽带信道噪声和干扰的仿真
• 4.3.1 窄带干扰的仿真
• 4.3.2 脉冲干扰的仿真
• 4.3.3 大气噪声的仿真
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢