基于opnet之短波协作通信体系研究与性能分析

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1、基于OPNET之短波协作通信体系研究与性能分析第一章绪论1.1短波通信的发展及现状短波通信在人类历史的发展过程中，经历了从热到冷，再从冷到热的曲折发展过程。先从它的热说起。短波通信一开始受到人们的重视，是由于它具备有很多突出的优点。短波通信过程中只需要有收发终端，不需要重新布置中继节点就可以直接实现远距离通信，建设维护的费用较低，设备简单，而且还可以根据不同的通信需求进行相应的参数配置等。在短波通信中，通信终端不仅仅可以固定在室内，也可以安装在车辆、船舶、飞机等移动物体中，具有良好的便携性。还有一个优点是通信设备体积小，容易隐蔽，可以随时更换频率从而躲

2、避敌人的干扰和监听，被破坏后可以迅速恢复等。短波通信由于具备种种优点，在第二次世界大战到二十世纪六十年代这段时间内，受到人们的重视，从而也得到了很好的发展。在这期间，短波无线通信技术广泛应用于广播、军事、商业、天气和其他领域，世界上很多公共通信网络和专用通信网都是在这段时间内建立的。但是短波通信的很多弱点在使用过程中也逐渐被暴露出来，短波可用频带窄，整个频段共只有28.5MHz，通信容量小。而且短波信道传输特性不稳定，容易受天气、工业噪声和太阳辐射等众多因素影响，这些弱点的存在，制约着短波通信的快速发展。特别是随着卫星技术的发展，人们发现卫星通信具有更

3、宽的通信带宽，稳定性和通信质量等方面也更优于短波通信。因此，短波通信的很多业务逐渐被卫星通信所代替，短波通信的研究和应用越来越少。特别是在二十世纪六十年代到七十年代期间，短波通信的研究和应用跌入了低谷，它的通信能力和存在价值甚至曾被怀疑过。..1.2本课题研究的背景及意义短波通信利用电离层作为中继，可以用较小的天线发射功率实现长距离通信，这一点优势是其他通信方法无法超越的。但是依靠电离层进行通信，也存在着很多不利的因素，因为电离层具有很大的时变特性。在一年的不同季节里，甚至在一天的不同时间，电离层的传输特性都是不同的，它特别容易受太阳活动的影响，有时还

4、会产生剧烈的变化。电离层的传播具有多种模式，这将使信号的传输产生多径时延，这些因素都会使短波通信信道更加恶化。全世界的各类电台，不管是军用还是民用，只要使用短波进行通信时都集中在这28.5MHz的频段内，可想而知相互间的干扰是十分严重的，这里面当然还包括敌方有意识的干扰。因此短波通信的信道环境，除了自然条件外，还要考虑各种人为的因素。随着科技的不断发展，高新技术在军事通信中大量应用，在战争中，通信系统将面临着重大的考验，通信设施将受到敌方的严密监视和全方位压制干扰，生存环境恶劣，而且在军事打击中，通信设备等基础设施必将成为敌方首先攻击的主要目标之一。在

5、战争中先进武器装备和电子对抗肯定是必不可少的制胜要素，谁掌控了信息权，谁就能赢得战争，而争夺战场的电磁频谱控制权和信息权最有效的方法就是摧毁敌方的通信设施。特别是在国际形势风云变幻的当今时代，局部战争的爆发和大量核武器的存在，大规模的核战争随时都可能发生，到时候电磁干扰将会相当严重，常规通信设施完全被摧毁，无法再利用常规的通信网络进行作战指挥。针对上述情况，根据短波通信的特点，在核打击之后，需要在短时间内建立起可靠的二次反击指挥网络，实现战场机要信息的即时送达，做到打不烂、扰不断的效果，这将关系到战争的胜利甚至一个国家的存亡。在这个背景下，短波通信系统

6、的研究和建立意义非常重大，那么如何克服短波信道的不利因素，寻找合适的通信方法，提高系统的性能呢？.第二章短波通信网2.1短波通信的基本知识短波通信中，频率范围在1.5MHz-3MHz之间的信号主要靠地波传输。短波通过地波传输时会有衰减，不同的频率衰减度也有所差别，频率越高，传播时受到的衰减也越大。不同频率与其相对应的传播距离如图2-1所示。由图2-1可见，采用地波这种方式进行传播时，不适合做无线电广播或者其他长距离传输。此外，地波的传输距离与地面介质有很大关系，沿着海面传输时其传播距离远远比沿着陆地地面传播时远。在短波通信中，天波比地波意义更大，一方面

7、是由于天波传输的频率更宽，另一方面是天波比地波传播得更远。一般情况下，地波用于短距离通信，天波用于长距离通信，但是利用高仰角的天线发射时，天波也可以用于短距离的传输，这样就算是在地形复杂，地波无法到达的地方，短波仍然可以实现通信，从而保证了短波全方位通信的性能。反射天波的介质电离层，位置在对流层之上，是受到太阳辐射而出现电离现象的导电层，最多时有4层，分别叫做D、E、F1和F2层，它们的位置关系如图2-2所示。.2.2短波通信网的拓扑结构谈到短波通信网的拓扑结构，先来说说什么是网络拓扑。所谓的网络拓扑，就是根据网络的节点的业务量和所需的信息流特性，确定

8、他们之间的位置关系和连接方式。通信线路的费用，对于一个通信系统来说占了相当大一部分，因此设计出