基于对流层散射通信传输损耗预计方法的研究

对流层散射通信是一种超视距无线通信方式,其传输速度、传输质量都与其他通信方式相比具有绝对的优势,在军事领域中通信传输方面占据着重要的地位.本文主要针对ITU-R617和NBS-101两种预计方式对流层散射通信传输损耗进行分析,明确不同应用模式下对流层散射通信传输损耗的实际情况,为对流层散射通信传输的研究提供了可靠的研究依据.     

对流层散射信道预测及分析

对流层散射信道传输损耗的计算内外已有多种方法，其结果大体相同，但也各在差异。因此在建立散射通信线路之前，用相应设备进行实际线路损耗测试是十分必要的，它将有线路的建立提供依据。本文介绍用ＳＴＥ－１进行一第实际散射信道传输损耗测试的结果。     

对流层散射通信概率分析

通过对流层散射传输机制的分析，建立散射通信的模型，明确散射通信可通概率的计算方法。从而为实际工程应用提供理论依据。     

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。     

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。     

对流层散射超视距通信传播信道分析

基于对流层大气不均匀体散射机制的对流层散射通信是微波超视距通信的一种重要方式。对于对流层散射通信系统,其超视距远距离通信能力由传播路径上天线波束公共体积内具有不同几何尺度和介电特性的不均匀散射体所确定。针对对流层散射通信电路几何参数的设计需求,通过构建对流层散射超视距路径模型,分析了对流层散射通信系统随收发天线仰角及收发点距离变化时公共散射体的离地高度、特征尺度及传播路径损耗特性,其计算结果可用于对流层散射实验设计和超视距通信性能分析参考。     

微波频段下对流层散射通信系统工作频率研究

对流层散射通信由于具有单跳跨距远、抗核爆能力强、保密性高等特点,在军事上得到广泛应用。对流层散射通信的传输损耗较大,选择合适的工作频段对于减小传输损耗至关重要。基于国际电联(ITU)颁布的最新对流层散射损耗预测模型,补充了该模型中未考虑的影响损耗的若干因素,研究了传输损耗与工作频率、传播距离、天线口面直径等参数之间的关系。通过仿真验证,得出微波频段下散射通信系统工作频段的优选策略,可为对流层散射通信设备参数选择提供理论参考。     

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。     

对流层散射通信在军事通信中的应用

论文简要介绍了散射通信在军事通信中的应用情况及散射通信技术发展趋势。     

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。     

一种基于抛物方程的散射传输损耗预测方法

抛物方程(PE)已经被广泛应用于电波传播预测模型,并成为解决电磁波传播问题的主要工具。针对目前仅有散射传输损耗年中值预测方法,对短期预测的迫切需求,在考虑大气湍流对大气折射指数影响的基础上,结合湍流非相干散射理论,采用PE预测在湍流状态下的散射传输损耗,并与实测数据进行比较。结果表明,应用PE可以较准确地预测出湍流大气环境下的散射传输损耗天中值。     

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。     

海岛散射通信应用研究

散射通信技术是利用通信波束在高空10～12 km以下对流层中产生的散射现象进行通信的一种通信方式,其单跳传播距离远、传输容量大、传播信道可靠稳定,被广泛用于中远距离无线通信中。由于海岛通信对通信信道和通信设备的特殊要求,近年来随着散射通信技术的日趋成熟,散射通信开始大量应用于海岛无线通信中。从海岛散射通信的理论依据、关键技术和端站建设要求三个方面对海岛散射通信进行了分析。     

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.     

散射通信在岛屿中的应用及传播特性分析

在简要介绍对流层散射通信工作原理和特点的基础上,重点对散射通信在岛屿中的应用优点进行了说明,并介绍了一种应用在岛屿间的散射通信设备组成、原理及采用的关键技术,着重对采用的两项关键技术进行了仿真和测试,特别是通过对实际散射通信链路传播特性长期测试结果的分析,提出了在某岛屿地区的对流层散射传播的新特性;最后,对后续岛屿散射通信站的建设要求进行了总结和建议。     

DTR91散射通信设备在岛屿通信中的应用研究

对流层散射通信与其他通信手段相比具有诸多独特优点,特别是在海上应用时具有优于陆地的信道传播特性。美国海军将散射通信视为解决岛屿通信最有效的手段而大量应用,Comtech公司研制的DTR91系列散射通信设备就是其中的典范。论述了DTR91系列散射通信设备的组成和主要技术指标,着重分析了其自适应均衡及分集接收技术体制,并介绍了在岛屿通信中的应用情况。表明散射通信是跨海岸-岛、岛屿间远距离通信不可或缺的一种重要手段。     

对流层散射信号的循环谱分析

简要阐述了对流层散射通信的接收信号的形式。提出了对流层散射通信信号的循环谱分析算法,并给出了散射通信常用的调制信号形式(带内两频QPSK)的循环谱相关函数和循环谱密度函数。通过使用MATLAB软件对算法在散射QPSK信号在无噪声和信噪比为0dB时的计算结果。仿真结果证实,循环谱相关分析方法是进行对流层散射通信信号的最佳谱分析方法之一。     

LDPC码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,表明它的衰落特性。介绍了LDPC码的基本原理,分析了迭代译码的更新过程以及LDPC码的内交织性。为了在对流层散射通信中有效应用LDPC码,研究了信道特性与编码性能之间的关系,对LDPC码在散射通信中的性能进行了仿真,结果表明,在对流层散射通信中,信道的衰落相关性对编码性能有非常重要的影响,给出了相应的参考曲线,为LDPC码的应用提供先验信息。     

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。     

采用多向散射通信进行可变中心组网研究

无线通信中的可变中心组网研究是一个具有创新性和需求迫切性的研究课题。可变中心组网是指在通信时,通信中心可根据具体情况进行变换,这样比固定通信中心的通信网络具有更大的灵活性和抗毁性。就采用多向散射通信方式进行可变中心组网的网络结构及特点进行了探讨和研究,提出了几种可行的无线、超视距及可变中心组网方案。