短波信道模型仿真及其改进算法研究.pdf

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1、总第200期2011年第2期舰船电子工程ShipElectronicEngineeringVoL31No．277短波信道模型仿真及其改进算法研究’田爽何昭然李楠(武汉船舶通信研究所武汉430079)摘要文章介绍了、№tterson信道模型的特性，并以ITS宽带信道模型为基础，提出了一种改进的窄带短波信道模型，并经过适当的近似与简化，得到了适于计算机仿真的实现结构，改进的窄带短波信道模型考虑了各个传媒模式内的时延扩展，消除了watterson模型的使用限制，能够仿真更为广泛的短波信道条件。关键词Watterson模型；ITS模型；窄带；衰落；多普勒中图分类号TP

2、391．9SimulationofHFChannelandResearchonImproVedAlgorithmTianShuangHeZhaoranLiNan(WuhanMaritheCornmuIlicationResearchInstitute，WuhaJl430079)Abst瞎ctThispaperdesc—besthewattersonmDdeLThen，basedontherrSwidebandHFchannelmodel，animple-mentationmethodsuitablefbrconlputersimulationispropose

3、dThisnewsimulationmodelel砌mtestheuselirnitationofWattersoncIlaImelmDdeLThedelayspreadiscollsideredineachpropagationmode，andthemodelcouldsiIllulatea诵deva—rietyofpropagationconditions．KeyWondsWatterSonmodel，ITSmodel，11arrc啊balld，fading，D0pplera弱sNl耵1berTP391．91引言短波通信由于设备简单，成本低，通信距离远，顽

4、存性强等一系列特点，使其在现代通信中具有重要的地位，长期以来，一直是军事通信领域不可缺少的远距离通信方式。然而，短波信道是一种时变色散信道，信道特性不稳定，天波经电离层反射后会造成信号的衰落和频率散布[1]。因此，利用短波进行通信必须要对信道的传输特性进行分析。目前对短波信道性能的测试通常采用两种方法，即信道模拟和实验测试。实验测试的方法需要在实际环境中进行大量的实验，实现起来非常困难。而信道模拟的方法则是通过对信道特性进行理论分析，建立信道模型，在实验室环境下进行与实际信道类似的模拟，大大降低了系统测试的难度和费用，减少了测试周期。本文首先介绍了Watter

5、son模型的特性[1

6、，并以ITS宽带短波信道模型为基础[2l，提出一种改进的短波窄带信道模型的仿真结构。2短波窄带信道Watterson模型被广泛认可的窄带短波信道模型是watterson模型，该模型是在平静电离层条件下得到的，使用的前提是各个传输模式内的时延扩展可以忽略[8]。对watterson模型进行建模之前，首先建立一个最简单的(时变线性系统)短波信道模型如图1所示，并对随参信道的特性进行一定的了解。i颤f)疗(f)i-⋯⋯⋯⋯⋯⋯一I图l最简单的短波信道模型·收稿日期：2010年9月25日，修回日期：2010年10月26日作者简介：田爽，男，硕士，

7、研究方向：数字信号处理。何昭然，男，博士，研究方向：计算机网络，信号与信息处理等。李楠，女，研究员，研究方向：短波通信系统。78田爽等：短波信道模型仿真及其改进算法研究总第200期如图1所示，此信道对信号的影响分两项，一项是用乘以七(f)的方式作用于被传输的信号，另一项是加于信号一个噪声干扰，z(￡)。前者称为乘性干扰，后者称为加性干扰。其中加性干扰咒(￡)与乘性干扰惫(￡)不同，即使信道中没有信号输入，加性干扰仍然存在。经典的Watterson模型就是前面介绍的时变线性系统经过不同的延时路径后叠加得到的，通常也被称为抽头延迟线结构。如图2所示。图ZWatte

8、rSon信遭传翰模型这个模型的时变频率响应可表示成：H(厂，￡)=∑eXp(一-『27cri厂)Gi(￡)(1)乙表示第i条路径的延迟时间，72为路径总数，G(￡)为路径增益。G(f)一G缸exp(J27【‰f)+G玉exp(歹27【‰￡)(2)式(2)中，瓦和瓦为独立复高斯过程，‰和y。为多普勒频移的均值。每一抽头系数都有相应的功率谱函数yi(y)，且服从高斯分布：珊，2焘e冲(一掣)A缸~／27【比、二％7+志唧(一半)㈥—十-===expI一——■再。一ILJJA√27c加、厶五7从、vatterson信道的传输模型可以看出，Wat—terson模型可以

9、看做有限个互不相关的路径经G(t)调制