基于改进射线描迹法的对流层斜延迟估计

该文针对传统对流层延迟模型和射线描迹法在估计对流层延迟方面的局限性,如效率低、成本高、精度受地表参数和探空数据限制等不足,提出一种基于改进射线描迹法的对流层斜延迟估计方法。该方法结合中纬度大气模式气象参数公式和UNB3m气象参数模型,改进了射线描迹法中折射率剖面的计算,克服了气象数据对射线描迹法的限制。选取亚洲地区10个站点2012年的气象数据,分别采用改进射线描迹法和传统对流层延迟模型估计各个站天顶方向至 高度角区间15个方向的对流层斜延迟,并与基于探空数据获取的对流层斜延迟真值进行比较,计算结果表明该方法的估计精度优于传统对流层延迟模型,为非气象数据情况下对流层斜延迟实时估计提供了新的思路。     

低仰角下对流层散射斜延迟估计方法

对流层斜延迟是对流层散射双向时间比对系统的主要误差来源,目前尚未有对系统中对流层斜延迟进行精确估计的模型。为精确估计斜延迟,引入电磁波射线描迹法,并利用Hopfield天顶延迟模型中折射率计算方案改进描迹法,以克服该方法对探空数据的依赖。首先,根据北纬35 ~37范围内的3个测站2010~2012年的实测气象数据和天顶延迟数据,验证 模型精度范围小于35 mm;然后,将3个测站按相互基线距离的不同分为3组比对站,利用改进后的模型结合2012年的气象数据,计算了在0~5入射角下,一年的斜延迟,并得出最大斜延迟对应的年积日和入射角。计算结果表明,3组比对站的最大单向斜延迟为24.94~45.37 m。在双向比对抵消90%的情况下,时间延迟为3.1~5.7 ns;相互抵消95%时,时间延迟为1.5~2.9 ns。     

对流层散射通信信道建模及系统性能仿真

对流层散射通信是一种利用对流层媒质的不均匀性来实现超视距通信的方式.在分析对流层散射信道的统计特性的基础上,根据WSSUS假设建立了快衰落特性下的散射信道仿真模型,并进行了系统性能的实验仿真.同时通过理论计算,得出了该信道误码率的理论曲线,并与仿真结果进行比较,证明了对流层散射信道模型的合理性,该模型为分析系统的性能提供了一个有效的系统平台.     

单台地基卫星导航接收机测量对流层斜延迟

针对传统差分GPS技术和探空技术在监测对流层方面的局限性,如效率低、成本高、可移动性差等缺点,给出基于精密单点定位方法实现单台地基卫星导航接收机测量对流层斜延迟的方法。精密单点定位方法克服了传统方法的局限性。以单台地基GPS接收机的观测数据为例进行处理,获取对流层斜延迟,并与基于探空数据由射线描迹方法获得的对流层斜延迟进行对比。对比显示单站地基GPS接收机的测量结果与探空的结果大小相符,有很强的相关性,且相关系数都在0.99以上。结果表明:该方法是正确可行的。     

对流层散射双向时间比对中对流层斜延迟实时估计

对流层斜延迟是对流层散射双向时间比对中一个重要误差源,该文提出一种对流层散射双向时间比对中对流层斜延迟实时估计方法。通过GPT2w模型计算测站气象数据,克服对流层斜延迟估计中对实时气象数据的依赖。针对Hopfield模型中固定的对流层散射顶层高,利用几何方法计算动态对流层散射顶层高,以解决对流层散射双向比对的实际应用问题。选取日本地区3个测站,两两进行比对,在验证Hopfield模型精度后,计算3组比对站在不同入射角和不同时间的对流层斜延迟。计算结果表明,对流层散射双向时间比对中对流层斜延迟呈现出随比对距离增大而增大,随入射角增大而减小的特性,并且四季变化特性也比较明显。3个比对站的对流层散射斜延迟10~35 m之间,经比对抵消90%后的时间延迟为3.5~11.8 ns。     

北斗系统对流层延迟改正模型精度分析

北斗系统是我国自主研制的卫星导航定位系统,为提高该系统的定位精度,必须对其误差源引起的定位误差进行修正。对流层延迟是影响北斗卫星定位精度的误差源之一,它是由对流层大气对卫星信号的折射而引起,因此需要进行对流层延迟改正,其改正精度将直接影响卫星的定位精度。针对目前导航系统常用的3种对流层延迟模型,利用公认的电波射线描迹法进行比对,得到了各个模型的特征和适用范围,从而为我国北斗导航卫星定位应用中的对流层延迟模型选择奠定基础。     

散射信道测量方法研究

对流层散射信道是典型的时变信道,掌握散射电波的传播特性对于通信系统的设计和应用是十分必要的。对信道的测量方法进行了研究,并研制出了散射信道综合测试设备,利用此设备对多条实际线路上进行了测量,收集了大量的数据,获得了比较精确的信道参数,将推动散射通信的研发和使用,取得了很好的效果。     

一种低仰角雷达射线的准确快速描迹方法

探讨了对流层中雷达射线的准确快速描迹技术。和国内一直沿用积分方程进行对流层射线描迹不同，该文基于射线微分方程进行射线描迹，使用了高阶Runge-Kutta数值微分解法，它可避免积分算法计算效率低、零度仰角附近难以计算等方面的局限。模拟结果和已有研究结果的比较表明，该方法可以获得较为理想的准确结果和计算速度。     

跨山通信信道分析

"跨山通信"是通信领域研究的一个热门话题,越来越受到各国的重视。首先对2条实测链路的数据进行了分析,得到了对流层散射近距离跨山信道的损耗特性与快衰落特性;然后用matlab计算了2条典型跨山通信链路的传输损号,理论计算与实测结果误差相差在3dB以内;最后仿真了散射近距离跨山的信道模型,通过对仿真结果的分析和对比,验证了该模型建立的正确性。     

飞行器衰落对散射通信信道影响研究

对流层散射通信是一种重要的超视距通信手段,近几年大容量对流层散射通信已成为对流层散射通信的一个重要研究方向,飞行器衰落也是对流层散射通信研究的一个重要问题。在分析对流层散射通信信道的基础上,将对流层散射传播特性与飞行器前向散射传播特性作对比,重点分析飞行器导致的多径时延和多普勒频移变化。通过理论分析和仿真评估飞行器飞越对流层时散射通信信道特征,为探索克服飞行器衰落的关键技术提供了参考。     

MIMO信道估计在对流层散射中的性能分析

将MIMO与对流层散射通信相结合。首先阐述了对流层散射信道的衰落特性,建立了MIMO对流层散射信道的信道模型,并给出了具体的仿真步骤。然后,根据散射信道的特性研究了MIMO基于训练序列的信道估计,重点分析了最小二乘(LS)和最小均方误差(MMSE)估计算法,并针对不同算法的性能进行了仿真分析比较。结果表明,在对流层散射通信中,良好的信道估计能使发送数据在接收端被正确地恢复接收,提高了系统性能。     

塔架环境通信网络信道模型及性能研究

复杂塔架场景无线信道多径效应更为严重,本文结合射线追踪算法提出一种三维多径簇信道模型,该模型通过几何方法追踪每一条射线路径,并对大量接收射线进行分簇,获得簇时延与簇功率等模型参数,进而获得无线通信系统的误码率性能。针对真实的三维塔架分析信道模型参数,包括传播路径、时延、接收功率、误码性能等统计特性。数值仿真结果表明,本文推导理论结果与仿真结果一致,能够准确评估塔架环境的通信性能,可有效用于优化传感器网络的部署和性能评估等领域。      

基于改进射线跟踪法和BP神经网络算法的室外微蜂窝毫米波信道特性研究

在28 GHz与39 GHz毫米波频段室外微蜂窝场景下,基于改进射线跟踪法和反向传播(back propagation, BP)神经网络算法对毫米波单发单收信道及单发多收信道进行建模仿真研究. 在得到的无线信道仿真数据基础上,研究分析了毫米波信道的路径损耗、均方根(root-mean-square, RMS)时延扩展(delay spread, DS)、接收功率等传播特性. 通过与现有文献的测量结果对比分析验证了改进射线跟踪法的正确性与有效性. 通过BP神经网络方法拟合得到的路径损耗模型参数结果与改进射线跟踪法仿真得到的路径损耗参数结果对比发现,两者吻合程度很高,验证了BP神经网络算法能很好地对室外微蜂窝毫米波信道大尺度参数进行预测. 同时,文中给出了一种普遍适用的用来表征室外微蜂窝视距(line-of-sight, LoS)与非视距(non-line-of-sight, NLoS)场景下28 GHz与39 GHz毫米波信道的路径损耗模型. 结果表明:LoS场景下的RMS DS和接收功率都小于NLoS场景下得到的结果;LoS场景与NLoS场景下RMS DS、水平方向到达角、多径簇的个数累积分布函数均服从高斯分布;RMS DS在毫米波频段微蜂窝场景下,随着频率的升高而增大,到达接收端的多径成簇呈现稀疏性.     

A stochastic multipath channel model including path directions for indoor environments

A novel stochastic channel model for the indoor propagation channel is presented. It is especially for, but not limited to future communication systems with multiple antennas like space division multiple access (SDMA), spatial filtering for interference reduction (SFIR), or multiple-input/multiple-output (MIMO). The model is designed for indoor scenarios, straight forward extendable to urban environments. It is based on physical wave propagation. The new approach describes the channel by multipath components, each characterized by its transfer matrix (including loss), delay, direction of arrival, and departure. The appearance and disappearance of multipath components over time is modeled as a birth and death process, a marked Poisson process. This enables first-time the correct modeling of spatial and temporal correlations. In each modeling step, path properties change according to the motion of transmitter and receiver. The changing delay times of propagation paths yield a realistic Doppler behavior of the channel. Deterministic ray tracing results are used to produce the huge data sets required for the statistical evaluation of the parameters of the proposed model. This method enables an automated parameter extraction for new environments or frequencies. The ray tracing tool has been verified by narrowband, wideband, and directional channel measurements. The novel stochastic spatial channel model allows the simulation of third-generation broadband radio systems including arbitrary antenna configurations and patterns. System simulations for the bit-error rate of radio links can be performed including intelligent antenna configurations like SDMA, SFIR, or MIMO. Furthermore, the capacity of complete systems can be investigated.     

无人机毫米波信道建模及统计特性研究

针对传统移动信道模型不适用于无人机毫米波通信场景的问题,本文基于射线追踪原理构建了一个无人机毫米波三维几何信道模型,并提出了一种针对该模型的信道参数更新算法,该算法考虑了通信距离、信号角度、路径时延和功率等传播参数的随时间演进过程。在此基础上,针对南京航空航天大学校园传播场景,研究分析了时延分布、时延扩展、角度分布和角度扩展等信道统计特性。数值仿真结果表明,本文模型能够有效复现无人机信道的时变非平稳特性,输出信道统计特性与实测结果吻合,可用于无人机毫米波通信系统的方案设计、性能优化和评估验证等领域。      

MIMO技术在对流层散射通信中的性能分析

阐述了对流层散射信道恶劣的传输环境以及其多径衰落特性。介绍了MIMO技术的基本原理,分析了MIMO系统的模型以及信道容量。运用Matlab/Simulink对MIMO技术在散射通信中的性能进行了仿真。仿真结果表明,应用MIMO技术能够有效地提高对流层散射通信系统的容量和性能,降低误码率,提高通信的可靠度。     

高仰角对流层散射电波传播损耗的一种预计方法

偏远山区应急通信需通过无线传输手段解决。由于山峰等障碍物对无线电波的阻挡,使得微波、超短波等通信手段应用受到限制。对流层散射具有跨越一定障碍物的通信能力,有可能用于山区中通信。传统散射使用条件是基于低仰角,本文主要讨论了高仰角、近距离情况对流层电波传播损耗,通过大量实际线路测量和理论分析,验证了散射通信用于跨越近距离障碍物的可行性,在现有散射传输损耗预计模式的基础上给出了一种与实测数据较为吻合的高仰角散射传播损耗预计方法。     

Performance Prediction for Short-Range Troposcatter Links

This correspondence presents a modification to the Bello single-integral troposcatter channel model. The objective of the modification is to improve the model's ability to accurately predict the delay power spectrum of troposcatter paths of less than 150 mi. The model was modified by treating the scatter-angle exponent as a function of path length rather than a constant. The data from six shortrange troposcatter paths were compared with Bello model predictions using various values of the scatter-angle exponent. The results indicate a possible first-order relationship between the scatter-angle exponent and path length. Use of this relationship in the Bello model significantly improved the prediction performance for the six paths analyzed.