基于BP神经网络的散射通信传输损耗小时中值预测

针对散射通信传输损耗短期预测问题,提出了通过大气参数对散射链路传输损耗进行短期预测。根据散射通信特点,利用BP神经网络强大的非线性数据处理能力,建立了基于气象预报(对温度、湿度和气压的预报)的散射通信传输损耗短期预测模型。通过建立典型散射通信链路,获取大量链路传输损耗及气象数据,进而对传输损耗短期预测模型进行验证并分析其预测性能,分析结果表明所建模型可依据散射链路的气象参数对其传输损耗中值进行较准确的短期预测,可用于指导战术散射通信链路的规划。     

对流层散射超视距信道传输损耗快慢衰落特性研究

对流层散射通信是一种地面微波超视距传播的重要手段。针对现有对流层散射传输损耗预测模型无法描述大气环境等因素随机变化问题,该文基于电场强度的快慢衰落特性,首次开展了传输损耗的快慢衰落特性研究,建立了传输损耗分布模型,并结合ITU-R P.617-3给出了该分布待定参数的计算方法。选取了国际电信联盟公布的部分散射链路试验数据,借助正态分布的坐标图纸,验证了该分布模型的有效性,结果表明传播损耗慢衰落特性服从正态分布,可为下一步计算散射链路误码率奠定基础。此外,基于分布模型还提出一种传输损耗预测方法,并利用试验数据验证了所提方法具有较好的精度,克服了现有方法无法计算任意概率传输损耗的问题。     

海面电波传播损耗模型研究与仿真

研究了海面电波传播损耗预测模型,指出对该类传播损耗预测的仿真模型宜采用Longley-Rice模型,并对模型作了适应性修正和补充以适应海上编队通信链路的仿真.还推导了Okumura-Hata模型和Longley-Rice模型电波传输损耗预测的具体算法,数值仿真结果显示本文提出的方法预测结果与实测数据相符,最后给出对1 km以内和飞机飞行高度在10 km以上时的修正和补充方法.     

不同大气高度紫外光单次散射链路模型研究

针对不同海拔的大气散射区域对紫外激光单次散射链路的影响,综合考虑气压、温度及臭氧浓度三个因素,对紫外光单次散射链路模型进行了修正。在此基础上,首先计算紫外激光通信系统在0～28km高空范围内的链路损耗。其次,在链路损耗最小条件下,分析通信距离、通信终端仰角以及发散角三者的相互关系。结果表明,收发端设置在高空0～15km的链路损耗较低,15～21km的链路损耗剧增。发射端仰角和通信距离的增大分别导致链路损耗增加;损耗最小时,发射端仰角与发散角近似呈线性关系,通信距离对该关系无明显影响。     

对流层散射最坏月转换模式研究

针对目前的最坏月预测模型无法有效反映对流层散射传输损耗的最坏月时间概率分布随地域和气象气候条件变化的特点,结合ITU-R P.617-3和ITU-R P.841-4建议书给出的最坏月预测模型,提出了一种对流层散射传输损耗最坏月时间概率预测方法。通过合理的数学推演和数值优化,该方法得到了对流层散射最坏月与年平均传输损耗的时间概率转换与地面折射率Ns的对应关系。该方法不仅解决了上述2种ITU模型的缺点,而且更加简单实用,适用范围更广。随后,为了验证该方法的准确性和全球适用性,利用该方法模拟了全球对流层散射数据库中各实验链路典型概率(50%、90%、99%)下的最坏月传输损耗,并与实测值和ITU-R P.841模型进行了对比验证。研究结果对对流层散射传播的发展和应用有一定的参考价值。     

散射通信系统工作频段的选择

散射通信中常用的频段有L、S、C、X和Ku频段,针对散射通信的频率选择问题,从链路损耗入手分别对5个频段进行了分析。根据不同应用场景,利用ITU-R617方法对不同频段、不同距离的散射通信的传输损耗进行了计算仿真,结果表明:在近距离、基本传输损耗较小的应用条件下,宜使用频率较高的C、X或者Ku频段,这样有利于设备的小型化;而在远距离、基本传输损耗很大的应用条件下,频率较低的L或者S频段才是更合适的选择,才能使得远距离散射通信更加实用。     

对流层气象状态对散射链路传输损耗影响分析

散射链路的传输损耗取决于对流层的大气状态,不同的气象条件使得散射链路的传输损耗不同。介绍了2种典型的对流层气象状态——湍流运动和夜间辐射逆温。在研究了这两种典型大气状态的基础之上,结合抛物方程方法,进行仿真分析。仿真结果表明,对流层的气象状态对散射链路传输损耗的影响可达34 dB,且大气波导传输模式下损耗较低,这将为高效利用大气波导传输模式提供理论指导。     

地空路径太赫兹波雨天衰减特性分析

雨滴的散射和吸收作用会严重增加地空链路上太赫兹波的传输损耗,降低无线通信的性能。为实现太赫兹波在地空链路上的传输应用,必须对太赫兹波在降雨环境中的传输特性进行深入研究。本文对原有的雨衰模型进行了修正,基于Mie理论,分析了降雨率的变化对地空链路上太赫兹波传输的影响,并与原有模型的计算结果进行了对比。结果表明：在整个太赫兹频段,雨衰减损耗会随降雨率的增加而增大,随频率的增加先增大后减小,且高频太赫兹波段相对0.1~1 THz频段范围的雨衰损耗更小;同时,当频率超过1 THz时,大气窗口越靠近10 THz,损耗越小,在降雨天气环境进行无线通信传输时将更具有通信优势,且频率越低,天顶角越大,模型修正前后的差异性更加明显。     

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。     

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。     

Evaluation of the suitability of troposcatter prediction techniques over Northern India

The design of any radio communication system requires a suitable prediction technique for calculating the received signal levels. The optimum prediction method helps to reduce the interference problems, and improves reliability of links. In the present study the path loss values deduced from various prediction techniques are compared against observed path loss values over two troposcatter links situated in northern India. The results show that April and May are the worst months and the present space and frequency diversity configuration is not able to effectively overcome the link outages. A comparison of different path loss prediction techniques showed that Yeh’s prediction method and itu-r’s method I comes close to the observed values. The predicted path loss values for worst month using itu-r’s method deviated considerably from the observed values. The present study provides valuable inputs to the itu-r study group from the tropical countries by evaluating the itu-r prediction methods against the experimental data.     

对流层散射通信传输损耗预计方法分析

采用ITU-R617和NBS-101两种散射通信传输损耗预计方法,分别对散射通信的2种应用模式——常规应用模式(电波波束沿地球切线方向,散射角较小)和越障应用模式(电波波束角抬高,散射角较大)进行传输损耗预计时发现,常规应用模式下二者预计结果相近,而越障通信应用模式下二者预计结果差异较大。针对该问题,在给出等效地球半径概念基础之上,分析了等效地球半径使用条件,并以此为依据,分别对ITU-R617方法和NBS-101方法进行了分析,给出了2种预计方法的适用范围,并通过实验数据对得出的结论进行了验证。     

蒸发波导微波超视距信道衰落特性研究

针对利用海上蒸发波导效应的微波超视距通信,在三条不同距离跨海电路上开展了外场试验。基于测试数据,统计L、S、C和X频段超视距信道的衰落幅度、深度和速率,对比分析了蒸发波导和对流层散射信道的快衰落特性。并根据大气波导和对流层散射传播预测模型,统计比较了实测和模型预测路径传播损耗。结果表明与对流层散射信道相比,蒸发波导信道衰落幅度、衰落深度和衰落速率均较小,传播预测模型可有效的预测蒸发波导的慢衰落特性。     

对流层散射传输损耗与大气折射率结构常数相关性研究

基于大气湍流非相干散射理论,采用泰勒方法对湍流谱函数进行近似,推导获得了对流层散射传输损耗与大气折射率结构常数的关系,即L-C模型;开展了对流层散射传播试验,基于WRF（Weather Research and Forecasting）数值模式对试验期间大气折射率结构常数进行预报;基于预报的大气折射率结构常数数据应用L-C模型预测对流层散射传输损耗,并与试验测试损耗值进行对比研究.结果表明,应用L-C模型预测的损耗值与实测值变化趋势吻合较好,均方根误差不超过6dB,并且传输损耗与大气折射率结构常数间的相关系数均大于0.7,表明了对流层散射传输损耗与大气折射率结构常数之间较强的相关性.这种对流层散射与大气折射率结构常数之间的相关性对于对流层散射传输的机理和建模研究都有重要意义.     

一种基于FPGA的散射信道探测方法

分析了传统散射信道设备的特点,提出了一种极具吸引力的散射信道新体制,即发射自适应技术。从其原理出发分析了散射信道进行信道探测的难点及对探测信号的检测要求,并给出了具体的探测信号产生原理框图和信道探测的实现框图。通过使用Altera公司提供的FFTMegaCoreIP核,实现了信道探测的方案。FFT分析测试结果表明:信道检测性能完全满足系统要求。信道探测的FPGA实现,解决了散射发射自适应体制的关键技术难题。     

大气波导传播现象研究及通信应用设想

对流层中的大气波导是一种支持高性价比超视距通信的优质通信信道资源。介绍了大气波导的陷获折射传播机制及波导分类;基于华北地区、黄海海域典型链路试验结果,研究了大气波导与对流层散射双模式传播现象,分析了大气波导的存在性、信道传输特性和通信可用性;鉴于大气波导低损耗高电平、不连续但有日变化趋势性发展规律的特点,提出波导/散射联合超视距弹性通信技术及基于大气波导的容中断伺机通信技术设想,其对波导资源的高效利用可支持超视距通信效能的显著提升。     

一种对流层散射通信斜延迟估计方法

为实现对流层散射通信的实时性,针对散射通信延迟估计问题,提出了一种不事先进行信道测量的对流层通信延迟计算方法。首先利用全球压力和温度2（GPT2）模型计算气象数据,然后采用射线描迹法对大气层分层并积分求和,最后计算出对流层散射通信延迟。采用与射线描迹法相结合的方法,摆脱了射线描迹法对探空数据的依赖。最后选取我国三个典型测量站数据进行算例分析,计算结果与我国对流层延迟实际分布特征相吻合,为研究在不事先进行信道测量的情况下计算对流层散射通信延迟量提供了一种新思路。