短波宽带信道特性与建模仿真

论文摘要

短波宽带信道的研究是设计宽带大容量短波通信的基础,但是传统的短波信道的研究仅限于窄带信号的传输,已不能满足宽带短波高速数据传输的条件,且至今尚未有一个经典的短波宽带信道模型出现,可见短波宽带信道特性的复杂性。本文根据短波信道的研究发展历程,主要研究了短波宽带信道的传输特性和信道特征,重点讨论了短波宽带传输时的多径效应和衰落现象。在关注国际短波宽带高速通信系统的发展历程及最新动态的前提下,总结了国际上公开的几种短波宽带信道模型的建模方法,提出了其适用范围和存在的问题,依据项目的具体要求,经分析比较后得出采用迄今最为权威的ITS模型作为工作的主要突破对象,提出了采用正弦波叠加算法仿真实现其关键部分随机调制函数,并通过最小均方误差方法来产生相关参数。在信道建模和验证方面,讨论了以实测散射函数图作为建模依据的原理,给出了三种典型情况下的信道仿真实现结果和衰落波形,进行了衰落特性的统计,并在项目系统中与其它信道模型进行了性能比较,给出了性能分析比较图,给短波宽带高速通信的系统设计和建模研究提供了理论帮助和仿真依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 短波信道的研究发展历程
• 1.2.1 短波信道的早期研究
• 1.2.2 短波信道的突出进展
• 1.2.3 短波宽带信道的研究状况
• 1.3 论文项目背景和研究目的
• 1.3.1 项目背景
• 1.3.2 短波信道的研究目的
• 1.4 本文的主要工作和安排
• 第二章 短波传输特性和信道特征
• 2.1 短波信道的特点
• 2.1.1 时变色散特性
• 2.1.2 通信距离远
• 2.1.3 抗毁性能强
• 2.1.4 信道拥挤
• 2.1.5 噪声干扰严重
• 2.1.6 天线匹配困难
• 2.2 短波传输的基本特性
• 2.2.1 短波传播方式
• 2.2.2 最高可用频率
• 2.2.3 短波传播模式
• 2.2.4 短波多径传播
• 2.2.5 短波幅度衰落
• 2.2.6 短波多普勒频移
• 2.2.7 短波电磁分离
• 2.2.8 短波频率色散
• 2.3 短波电离层的信道特征
• 2.3.1 多径效应
• 2.3.2 多普勒效应
• 2.3.3 信噪比
• 2.3.4 衰落速率
• 2.3.5 衰落深度
• 2.3.6 群延迟特性
• 2.4 短波信道噪声和干扰
• 2.4.1 大气无线电噪声
• 2.4.2 人为无线电噪声
• 2.4.3 宇宙噪声
• 2.4.4 系统内部噪声
• 2.4.5 电台干扰
• 第三章 短波宽带信道的建模
• 3.1 信道建模的概念
• 3.2 短波信道验证方法
• 3.2.1 散射函数
• 3.2.1.1 时延扩展
• 3.2.1.2 多普勒扩展
• 3.2.2 电平交叉和衰落统计
• 3.3 几种短波宽带信道模型
• 3.3.1 Watterson模型的两种改进模型
• 3.3.1.1 Watterson模型加高斯随机延迟
• 3.3.1.2 Watterson模型后接群延迟特性滤波器
• 3.3.2 子带并行模型
• 3.3.3 Vogler信道模型
• 3.3.4 ITS信道模型
• 3.4 本章小结
• 第四章 ITS信道模型的计算机仿真
• 4.1 ITS模型实现结构
• 4.2 ITS模型分模块实现方法
• 4.2.1 延迟功率分布的实现
• 4.2.2 决定相位函数的实现
• 4.2.3 随机调制函数的实现
• 4.3 几种典型情况下的信道仿真
• 4.3.1 中纬度126km路径的仿真
• 4.3.1.1 参数设置
• 4.3.1.2 散射函数图
• 4.3.1.3 衰落波形
• 4.3.2 赤道2158km路径的仿真
• 4.3.2.1 参数设置
• 4.3.2.2 散射函数图
• 4.3.2.3 衰落波形
• 4.3.3 极地区88km路径的仿真
• 4.3.3.1 参数设置
• 4.3.3.2 散射函数图
• 4.3.3.3 衰落波形
• 4.4 信道噪声和干扰模型的仿真
• 4.5 ITS模型在系统中的仿真
• 4.5.1 参数设置
• 4.5.2 仿真结果
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果