專利名稱：一種分析接收點(diǎn)群路徑時(shí)間隨機(jī)性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于射線追蹤技術(shù)的一種分析接收點(diǎn)群路徑時(shí)間隨機(jī)性的方法，屬于 短波通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
短波通信是當(dāng)前遠(yuǎn)距離通信的主要方式，其頻率范圍是3-30MHZ，主要依靠電離層 反射進(jìn)行傳播。在短波傳播過(guò)程中，電離層的電子濃度對(duì)其工作頻率影響很大，濃度高時(shí)反 射的頻率高，濃度低時(shí)反射的頻率低。由于電離層的高度和電子濃度隨地區(qū)、季節(jié)、時(shí)間、太 陽(yáng)黑子活動(dòng)等因素的變化而變化，具有一定的隨機(jī)性。因此，在接收點(diǎn)接收到的電波參數(shù)也 會(huì)隨著電離層狀態(tài)的變化而產(chǎn)生相應(yīng)的改變，如群路徑、時(shí)延、覆蓋范圍等會(huì)隨著時(shí)間發(fā)生 改變。為了能夠提高短波通信的可靠性，需要對(duì)不同時(shí)間、不同地點(diǎn)接收到的電波之間的相 關(guān)性進(jìn)行分析和研究。當(dāng)前常用的分析電波時(shí)間相關(guān)性的方法主要是基于實(shí)驗(yàn)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)測(cè)試需要在實(shí) 際電離層鏈路上進(jìn)行，并且電離層的基本特性會(huì)隨時(shí)間、季節(jié)等自然因素發(fā)生變化，需要多 次測(cè)量才能得到精確解，使得實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方法成本非常高，因此在一般條件下，通常選用 信道模擬的方法。信道模擬方法是指通過(guò)對(duì)信道特性進(jìn)行理論分析，建立信道模型，在實(shí) 驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行與實(shí)際信道類似的模擬，它可以很容易地制造各種典型信道特性環(huán)境和 電磁環(huán)境，能夠模擬的地域非常廣闊，不受氣候條件限制，可以隨時(shí)進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，而 且測(cè)試費(fèi)用少，可以縮短通信設(shè)備的研制周期。在各種典型短波信道模型中，沃特森模型 (ffatterson model)由于大多數(shù)情況下能夠模擬短波信道的特性，且復(fù)雜度低，而被國(guó)際無(wú) 線電咨詢委員會(huì)(CCIR)推薦并廣泛使用。但該模型的局限性在于精度不高，需要使用者對(duì) 特定區(qū)域的電離層和地磁特性有一定的預(yù)判和了解，操作起來(lái)很不方便，并且僅能夠?qū)崿F(xiàn) 對(duì)典型環(huán)境的模擬，普適性不高。利用射線追蹤技術(shù)來(lái)預(yù)測(cè)短波通信應(yīng)用中的一些特性參數(shù)，只要利用的模型能夠 最大程度的貼近實(shí)際，便可以與實(shí)際情況吻合到一個(gè)比較精確的程度。射線追蹤技術(shù)，是指 在高頻的情況下，將電磁波近似為射線，根據(jù)射線傳播所在的環(huán)境條件，對(duì)電磁波軌跡進(jìn)行 計(jì)算。因此利用這項(xiàng)技術(shù)就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到接收點(diǎn)的所有射線，并且，根據(jù)射線軌跡我 們可以計(jì)算每條射線的所有基本特性(如接收點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)、時(shí)延、群路徑等參量)，在仿真數(shù)據(jù) 的基礎(chǔ)上，引入相應(yīng)的算法便可得到群路徑的時(shí)間隨機(jī)性。通常在射線追蹤的應(yīng)用中采用 的主要是準(zhǔn)拋物模型，該模型介紹如下一般采用形式簡(jiǎn)單的拋物曲線來(lái)近似該層內(nèi)電子濃度隨高度的變化的層稱之為
拋物層，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為
權(quán)利要求
1. 一種分析接收點(diǎn)群路徑時(shí)間隨機(jī)性的方法，其特征在于該方法具體步驟如下 步驟一確定發(fā)射點(diǎn)以及接收點(diǎn)的地理經(jīng)緯度坐標(biāo)以及預(yù)測(cè)時(shí)間，據(jù)此構(gòu)建電離層電 子濃度分布以及地磁場(chǎng)分布，并按照磁離子理論，進(jìn)一步確定折射指數(shù)的空間分布；步驟二 根據(jù)發(fā)射點(diǎn)與接收點(diǎn)的地理位置信息，得到發(fā)射點(diǎn)與接收點(diǎn)間沿地球表面的 大圓距離，并估計(jì)發(fā)射仰角的可能取值范圍；步驟三對(duì)于某一發(fā)射頻率，在已構(gòu)建好的射線傳播空間環(huán)境下，求解球坐標(biāo)系(r、 θ ,φ)下的射線方程，并對(duì)發(fā)射仰角進(jìn)行線性插值計(jì)算；即在仰角的可能取值范圍內(nèi)，仰 角值從某一初始值開(kāi)始，每次計(jì)算后增加1°后重復(fù)計(jì)算，直至達(dá)到終止值； 在球坐標(biāo)系中，射線方程可寫(xiě)成分量的形式 ‘
全文摘要
一種分析接收點(diǎn)群路徑時(shí)間隨機(jī)性的方法，它有七大步驟一確定發(fā)射點(diǎn)和接收點(diǎn)的經(jīng)緯度和預(yù)測(cè)時(shí)間，構(gòu)建傳播環(huán)境；二根據(jù)地理信息計(jì)算大圓距離和發(fā)射仰角取值范圍；三求解射線方程得到發(fā)射仰角估計(jì)值；四進(jìn)行線性插值計(jì)算，求解精確仰角值；五重復(fù)步驟一至四，得到不同時(shí)間下的群路徑值序列；六對(duì)群路徑序列進(jìn)行處理，并計(jì)算自相關(guān)系數(shù)；七根據(jù)步驟六的計(jì)算結(jié)果得到群路徑相關(guān)時(shí)間。本發(fā)明在短波通信技術(shù)領(lǐng)域里具有較好的實(shí)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H04B17/00GK102082618SQ201010606240
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月26日
發(fā)明者于大鵬, 王剛, 閻照文 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)