短波信道模拟的计算机仿真-文档
短波信道模型仿真及其改进算法研究
Ｃｌ ｓ ｍ ｂ ｒ ＴＰ３ １ ９ ａ ｓ Ｎｕ ｅ ９ ．
１ 引 言
短 波通 信 由于设 备简 单 ， 成本 低 ， 信距 离 远 ， 通
顽 存性 强等 一 系列特 点 ， 其在 现 代 通信 中具有 重 使 要 的地 位 ， 长期 以来 ， 直 是 军 事 通 信 领 域 不 可 缺 一
（） 为路径 增益 。
Ｇ ￡ ： Ｇ ｅ ｐ 丁 ｆ ＋ Ｇ ｘ （ ２（ ） （ ） （） ｘ （ ２（ ） ｅ ｐ ７ ２
个通 信系 统 的误 码 率 性 能 主 要受 时延 扩 展
均方 根 值 的影 响 ， 与时 延 功率 分 布 的形 状 无关 ［ 引。
式 （） ， ２ 中 Ｇ 和Ｇ 为独 立复 高 斯过 程 ， 和 ｙ
７ ８
田 爽 等 ： 波 信 道 模 型 仿 真 及 其 改进 算法 研 究 短
总第 ２０期 ０
如图 １ 示 ， 信 道对 信 号 的影 响 分两 项 ， 所 此 一
应 定义 为 所有 传 播模 式 冲激 响 应之 和 ， 它是 时 间 ｔ
和时延 的函数 。其表达 式为 ：
项是用 乘 以 是 的方 式作 用于被 传输 的信号 ， 一 （） 另 项 是加 于信号 一个 噪 声 干扰 （） 。前 者 称 为乘 性 干扰 ， 者称 为加性 干扰 。其 中加 性干扰 （） 后 ｆ与乘
本文 首先 介绍 了 Ｗ ａｔｒｏ ｔｅｓ ｎ模 型 的特 性 ｌ ， １ 并 ］
以Ｉ ＴＳ宽带 短波 信道模 型 为基 础［ ， 出一 种 改进 ２提 ］ 的短 波窄 带信 道模 型 的仿 真结构 。
２ 短 波 窄 带 信 道 Ｗ ａｔｒｏ ｔｅｓ ｎ模 型
被广 泛认 可 的窄带 短 波信 道模 型是 ｗ ｔｅｓｎ ａｔｒｏ
短波信道模型仿真及其改进算法研究
短波信道模型仿真及其改进算法研究一、引言1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究现状1.3 论文研究内容和结构安排二、短波信道模型2.1 短波信道特点及其影响因素2.2 短波信道建模方法介绍2.3 常用短波信道模型分析三、短波信道仿真3.1 现有短波信道仿真方法综述3.2 短波信道仿真的优缺点3.3 短波信道仿真算法设计和实现四、改进短波信道仿真算法4.1 对现有短波信道仿真算法的不足进行分析4.2 改进方法的设计和思路探讨4.3 改进算法的仿真实验和结果分析五、结论与展望5.1 论文研究成果总结5.2 短波信道仿真算法的创新点和实际应用价值5.3 进一步的研究展望六、参考文献注：此提纲只是篇幅较短的论文提纲，实际短波信道模型仿真及其改进算法研究的论文需要根据具体的研究内容和需求来设置章节和层次。
一、引言1.1 研究背景和意义随着无线通信技术的发展，短波通信已经成为军事通信、民用应急通信和遥感等领域中广泛应用的无线通信方式。
而短波信道的时变性、多径传播、多普勒效应等特点，使得短波通信受噪声、衰落等干扰的影响较大，导致数据传输质量难以保证，甚至可能无法正常通信。
因此，对短波信道的建模与仿真是解决短波通信干扰问题的前提和基础。
仅有正确的信道模型和仿真算法才能确保在短波通信中实现高质量和稳定性的数据传输。
1.2 国内外研究现状目前，国内外对于短波信道的建模和仿真研究已经取得了很大进展。
针对短波信道干扰问题，许多研究者采用了各种建模方法，如基于射线追踪法的算法、蒙特卡洛法、时序信道建模法等，以及利用计算机仿真软件进行短波信道仿真实验。
国外的相关研究工作主要集中在美国、英国、加拿大、德国等发达国家。
美国空间研究所利用高分辨率短波信道测量数据，建立了多条时变波道数据集，以评估信道模型和仿真算法的有效性。
英国电信公司则使用了基于自适应波束形成技术的短波信道建模和仿真方法，通过对波束参数的优化来有效地抵抗信道干扰。
超短波跳频信道的研究与仿真
超短波跳频信道的研究与仿真
信道是连接发送端和接收端的传播媒介,其功能是将发送端与接收端相连接。
移动通信是以无线信道这个传播媒体来传播信息的,信道性能的好坏将直接影响通信系统的性能。
因此对超短波跳频信道进行分析、仿真和讨论,有助于提高超短波跳频通信的系统性能。
本文在前人研究的基础上,对超短波跳频通信信道进行了研究与仿真。
首先,对跳频系统的原理、性能和抗干扰能力进行分析,重点分析了转发式干扰对跳频系统的影响;其次,对无线信道的特性进行了分析,例如多普勒频移、多径传播的统计特性和无线电波传播小尺度衰落及其分类等;然后,对ADS仿真软件进行介绍,主要介绍了ADS基本操作、仿真基础和部分仿真器;最后,结合假设的条件,对30MHz-88MHz的频率范围内的超短波跳频信道进行分析和讨论,根据分析的结果构建了超短波跳频信道的框图模型。
根据超短波的框图模型在ADS中建立相应的信道建模,并对超短波跳频信道模型进行仿真,进而对仿真结果进行分析讨论。
短波信道模拟的计算机仿真-文档
短波信道模拟的计算机仿真Simulation of HF ChannelLI Ren-yan1, HOU Qing-song2(1. Unit 95486 of PLA, Chengdu 610041, China; 2.Telecommunication Engineering Institute, Air ForceEngineering University, Xi 'an 710077, China)：In the simulation of communication system, the approximation degree of actual channel simulated by a channel simulator affects the effectiveness of the performance parameters obtained with communication system simulation directly. Therefore, it is essential to develop the high-performance simulator for HF channel. The principle of Watterson model which is a widely used for HF ionosphere channel is described. According to the parameters given by MIL-STD-188-141B, the implementation scheme of HF channel simulator is presented. The computer simulation demonstrates the effectiveness of the algorithm.Keywords：HF channel; Watterson model; fading channel;Matlab simulation0 引言为使各短波波形标准间相互兼容，大多数短波波形标准都规定了其对BER的性能要求。
短波宽带信道中噪声和千扰的建模与仿真
生力量和重要设施进行歼灭。 这样， 为 出版社， ９年７ 作 １ ５ 月第１ ９ 版．
通信系统具有诸多优势， 使得它在现时通 要技术创新， 最大限度保证其隐蔽性、 安 统． 高等教育出版社， ８年５ １ １ 月第１ ９ 版．
信中的 应用日 趋广泛， 甚至无与伦比， 不可 全性和及时性。 本文就是对隐 蔽通信采用
替代。
［赵震初． ５ ］ 无线电 技术基础． 天津科学
的扩频技术能够有效实现通信系统的隐 技术出 版社，８年７ 第１ １ ２ 月 版． ９ 蔽性、 安全性道理进行的分析， 以便达到
４ 结束语
２噪声和干扰波形信号模型
通过对实测数据进行分析， 短波宽带
，
ｒ ｆ — ，
其中：
分别 信的研究热点。 短波通信是通过电 离层反 信道中噪声和干扰信号包括四部分，
ｇ） （为复数、 ｔ 零均值、 带限高斯白噪
射进行的， 于电 由 离层是分层、 不均匀、 各 是带限高斯白 噪声、 窄带干扰、 人为） （ 脉 声 向异性、 色散、 机、 随 有时空性的介质， 所 冲干扰和大气噪声。 （表示频带噪声和 用ｎ ） ｔ
（ ＝ ３ （０ Ｉ △∞．０ｉ＾ ） 一）
Ａｉ （ ） 为窄带干扰的幅度，
为随机相位，
确地分析。 本文在对短波信道中的噪声和
干扰模型分析的基础上， 提出了短波宽带
Ｈ）Ｊ） ３ ＋ Ｏｇ 嘞ｆ Ｏ：Ｏｃ 嘞ｆＱ ） ０ ｍ ＿
（） １
Ｎｉ 窄带干扰个数， （ ） 为
ｔ） （为脉冲干扰的到达时间， ｊ
Ｂ） 脉冲干扰的幅度， （为 ｊ Ｂ 理想低通滤波 为 器的带宽，
【matlab毕业设计课题】highspeedlogic★短波宽带通信系统的信道建模仿真及优化
【matlab毕业设计课题】highspeedlogic★短波宽带通信系统的信道建模仿真及优化短波宽带通信系统的信道建模仿真及优化3.1信道建模的概念以往人们对于短波信道的理解很大程度上局限于窄带过程。
近来，由于扩频大容量短波通信的需求发展，宽带短波信道的特征得到了广泛的研究。
对于短波信道，损耗和畸变是最主要的两种传输影响。
它包括自由空间传播损耗、电离层吸收损耗、多跳地面反射损耗和一些额外系统损耗。
信号畸变包括：信道参数时变、多径传播和信号色散。
一般来讲，多径时延又可分为inter-modal和intra-modal两种形式。
Inter-modal延迟包括multimode（多模式包括多层模式、O 模式和X模式以及高低仰角模式等）和multi-hop（多跳模式）情况，这种情况下主要引起码间串扰。
Intral-modal延迟由地理场强影响、电离层不均匀性和电离层介质的色散特性引起的，在这种情况下将引起信号脉冲畸变，这种情况下限制了信道的带宽。
本章，我们将重点介绍两种比较常用的信道模型，即Watterson 信道模型和ITS信道模型，并且在MATLAB平台上对两种模型进行了仿真分析，其中重点讨论了ITS模型，并对该模型进行了改进分析。
3.2基于统计模型的短波信道模型对短波信道建模具有里程碑意义的是沃特森在1970年发表的一篇文章，文章中提出了一种静态模型，并在大气中进行了实验验证。
此静态模型可以描述为高斯散射增益抽头延迟线模型，即Watterson模型。
Watterson信道模型是经典的窄带短波信道模型，在这个模型中，信道衰落是瑞利幅度分布，而在每种传播模式中多普勒扩展的功率谱满足高斯分布。
Watterson模型没有定义延时扩展的形状，认为各个多径传输模式中不存在延时扩展。
其有效带宽仅为10kHz。
在与高纬度电离层和近赤道电离层有关的应用中，Watterson模型过于简单，例如，在高纬度，多普勒谱通常不是高斯型的。
短波宽带信号检测算法及其性能仿真分析
在 时 频 变 换 部 分 中 常 采 用 短 时 傅 里 叶变 换 （ Ｔ Ｔ）来 获 得 时 频 谱 ， 如 下 式 所 示 ＳＦ
ｖ ＿ 一１
谱 的 霞 心 作 为 信 号 载 频 的估 计 ，计 算 公 式 如 下
ＴＲ（ ＝ （）（— ） Ｆ．） ∑ｒ ｗ ｍｅ ｋ ｍ ｎ 砌
ｋ ＝０
科技论文 ：短波宽带信 号检测算法及其性 能仿 真分析
短波宽带信号检测算法 及其 性能仿 真分析
罗胜恩 罗来 源
摘要：采用短波宽带接收与处理是 实现 突发 、 跳频等低截获概率感兴趣信号检测的有效手 段之一，本文针对宽带信号处理首先需解决的带内组成信号数 目及分布的问题 ， 出宽带信号 给 检测分选方法，提 出了 波不平稳信道噪声背景下的宽带信号检测算法，并对检测算法性能进 短
（） ２
∑ ｌ Ｒ（ ．） Ｔ ｋ Ｆ “ ∑ ＴＲ（ ｌ Ｆ， ） ｋ。
…
其中 ： Ⅳ为 Ｓ Ｆ Ｔ Ｔ长 度 ， ｗｎ 为 时 间 窗 函 （１
数。
信 号 分 段 的 主 要 作 用 是 根 据 信 号检 测 及 参 数 提 取 结 果 ，利 用 信 号 在 时 间上 的 连 续 性 、频 率 上 的 相 邻 性 原 则 对 各 时 间切 片信 号 检 测 结 果
更 宽 、通 联 频 率 变 化 更 快 、 通 信 速 率 更 高 、通
短 波 宽 带 接 收 背 景 噪 声 特 征 的 模 型 。针 对 短 波 宽 带 信 号 检 测 问 题 ，从 上 世 纪 九 十 年 代 开 始 不 断 有 相 关 研 究 成 果 发 表 ［１ ， 但 它 们 多 从 宽 带 ５ｏ －】 方 位 谱 角 度 出 发 、利 用 信 号 方 位 特 性 不 同来 检
通信对抗中短波传输信道的仿真建模
通信对抗中短波传输信道的仿真建模1. 研究背景和意义1.1 通信对抗的定义1.2 中短波传输信道的特点和难点1.3 仿真建模的必要性和意义2. 相关工作和研究现状2.1 中短波传输信道的仿真研究现状2.2 相关仿真工具和方法2.3 仿真建模中的关键技术及其应用3. 中短波传输信道仿真建模3.1 仿真建模的基本思路和流程3.2 信道模型的选择和设计3.3 仿真平台的构建和验证4. 仿真实验设计和分析4.1 仿真实验数据的采集和处理4.2 数据分析和结果展示4.3 分析仿真实验的应用场景和实用价值5. 总结和展望5.1 本文的主要研究工作及其创新点5.2 本文的不足和改进方向5.3 中短波传输信道仿真建模未来的研究方向和应用前景1. 研究背景和意义随着现代通信技术的快速发展和广泛应用，通信对抗现象也愈发频繁。
通信对抗是指敌方利用各种手段对我方的通信系统进行干扰或破坏的行为，以达到获取情报或破坏通信的目的。
通信对抗的技术手段与算法不断升级，对通信系统的影响也越来越严重，故研究通信对抗及其应对策略已成为通信领域中的热点问题之一。
中短波通信是指在20~30 MHz和2~30 MHz频段之间的射频通信，具有广域覆盖、抗干扰等特点，是一种较常用的通信手段，被广泛应用于航空、军事、遥控遥测等领域。
但是，中短波通信也存在诸多问题，其中包括通信距离限制、传输速率较低、容易受到干扰等。
此外，大量的通信对抗活动也给中短波通信带来了不小的挑战，例如对于通信信道的干扰、窃听等。
针对这些问题和挑战，已有不少研究得到了开展和探索，而中短波传输信道的仿真建模技术也成为了研究和解决这些问题的重要手段之一。
中短波传输信道的仿真建模是指模拟和模拟中短波信道的传输特性，在此基础上探索和研究针对中短波通信的对抗技术及其应对策略。
相对于实验研究和理论分析，仿真建模具有较强的可控性和复现性，并且能够探究大量实验，降低实验的成本和风险。
因此，中短波传输信道的仿真建模技术对于通信对抗应对策略的研究具有重要的意义和价值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
短波信道模拟的计算机仿真Simulation of HF ChannelLI Ren-yan1, HOU Qing-song2(1. Unit 95486 of PLA, Chengdu 610041, China; 2.Telecommunication Engineering Institute, Air ForceEngineering University, Xi 'an 710077, China)：In the simulation of communication system, the approximation degree of actual channel simulated by a channel simulator affects the effectiveness of the performance parameters obtained with communication system simulation directly. Therefore, it is essential to develop the high-performance simulator for HF channel. The principle of Watterson model which is a widely used for HF ionosphere channel is described. According to the parameters given by MIL-STD-188-141B, the implementation scheme of HF channel simulator is presented. The computer simulation demonstrates the effectiveness of the algorithm.Keywords：HF channel; Watterson model; fading channel;Matlab simulation0 引言为使各短波波形标准间相互兼容，大多数短波波形标准都规定了其对BER的性能要求。
各短波通信设备开发商在开发产品时，必须测量所开发产品的性能是否满足标准规定的指标，种测量往往需要在实际而这的通信环境中进行大量的、远距离的外场实验和长时间的测试，这需要花费大量的人力、物力，而且不能保证相同的测试条件和信道条件，也不能人为地改变信道参数。
文献［1］提出了一种测试高频系统性能的方法，事先对高频信道进行数据采集，而后利用回放技术来测试系统性能。
在通信系统的仿真中，信道模拟器对真实信道的逼近程度，直接影响到通信系统仿真所得性能参数的有效性。
因而，开发性能良好的短波信道模拟器是十分必要的。
国内外一些研究单位和公司相继研究开发了信道模拟器。
比如国内1994 年浙江大学信息与电子工程系采用Watterson 模型开发了一种4kHz 带宽的基带实时高频信道模拟器；解放军电子工程学院1999 年进行半实物话音信道的模拟设计，这些模拟器的主要不足是功耗过高，体积庞大，可控性不高。
国外也有成型短波信道模拟产品，如Rockwell公司的MDM-3001等，虽然模拟结果较好，但是购买费用昂贵［2］。
文献［3］基于Watterson 模型提出了一种纯软件信道模拟算法。
文献［4］在Watterson 信道模型的基础上采用Simulink对短波信道进行了仿真。
文献［5］采用Matlab的OOP技术对其进行建模仿真。
本文详细推导了被广泛使用的短波电离层信道模型(Watterson 模型)的原理，通过Matlab 编程仿真了军标所给短波信道参数下直观的时域信号波形，较好地模拟了短波信道的衰落特性。
1 Watterson 模型原理短波电离层信道在时间和频率上都是非平稳的，但是如果只考虑带宽小于10 kHz 的窄带信道，在足够短的时间(比如小于10 min) 内，大多数信道近似于平稳，可以用静态模型来描述，即Watterson 信道模型［6］，如图1 所示。
输入信号经过理想的时延线被分送到一些可调节的时延抽头，每路抽头带有可分解的电离形式的分量；每路时延信号由一个基带抽头增益调制其幅度和相位；各路调制信号与加性白高斯噪声相加得到输出信号。
Watterson 信道模型的三个基本假设：(1)高斯散射假设。
每个抽头函数Gi(t) 是一个可以产生瑞利衰落的复高斯过程。
(2)独立性假设。
各个抽头增益函数间是独立的。
(3)高斯型频谱假设。
每个抽头增益频谱可看成是两个高斯型频率函数的总和。
图1 Watterson 信道模型复随机抽头增益函数Gi(t)?①丁逦?:Gi(t)=Gia(t)expa2 n fiat)+Gib(t)exp(j2 n fibt)(1)式中:a 和b 表示路径中的两个磁力子分量；fia 和fib 为两个磁力子分量所对应的多普勒频移；Gia(t) 和Gib(t) 是两个各态历经的、相互独立的、二变量的复高斯随机过程，它们的均值为零，并且有相同均方根值和频谱的独立正交分量：Gia(t)=gia(t)+jia(t)(2)Gib(t)=gib(t)+jib(t)(3)gia(t) 和ia(t) 是独立实高斯过程，其单一时间联合概率密度函数为：pgia,ia = 1 n Ria(O)exp-g2ia + 2iaRia(0)(4)式中:Ria(O)是Gia(t)在△ t=0时的自相关，表示信道中各磁力子分量传送的输出功率与信道输入功率的比值。
同时，gia(t)和ia(t)? y墓p势紫嗤？，即:FT{E[gia(t)gia(t+ △ t) ]}=FT{E[ia(t)ia(t+ △ t) ]}(5)式中:FT{•}? n硎靖凳媳浠弧？Gia(t)？ y 淖韵喙睾？数为:RGia( △ t)=E : Gia(t)G*ia(t+ △ t):=Rgiagia( △ t)+Riaia( △ t) ]-j : Rgia? ! ?ia( △ t)- R?! ?iagia( △ t):由于gia(t) 和ia(t) 是独立的，有(6)Rgiaia( △ t)=Riagia( △ t),所以Gia(t)? y 墓p 势资仟?gia(t)?山酮?ia(t)? 4 p势字？和，并且关于？E ?=0是偶对称的。
正因为如此，将exp(j2 n fiat)纳入Gia(t)? b涂梢晕？该磁力子分量提供所需要的频移fia? A ?以此类推，对磁力子分量b 可得到上述同样的结论。
每个复随机分支增益函数Gi(t)? y 南喙睾?数为：Ri( △ t)=Ria(O)exp :-2 n 2 2ia( △ t)2+j2 n fia △t]+Rib(0)exp [ -2 n 2 7 2ib( △ t)2+j2 n fib △t :(7)利用：FT{exp [— (t/ T )2 : }= n T exp [— ( w T/2)2 :(8)对式(7) 做傅氏变换得到每个复随机分支增益函数Gi(t)? y 墓p 势缀?数为：Pi(f)=Ria(0)2 n 7 iaexp-(f-fia)22 7 2ia +Rib(0)2 n 7 ibexp-(f-fib)22 7 2ib(9)式中:Ria(0)和Rib(0)为各磁力子分量的衰减系数;2 (7ia和27 ib决定各磁力子分量的多谱勒频展宽(衰落带宽);fia 和fib 为各磁力子分量的多谱勒频移。
gia(t)?山酮?ia(t)为相互独立，是有相同均值和均方根值的独立正交分量，只要它们具有高斯型谱，则Gia(t)? X ?从瑞利分布。
为了模拟短波信道的瑞利衰落效应，需要产生满足以上要求的gia(t)?山酮？ia(t)。
如图2 所示，复高斯噪声的实部和虚部分别通过滤波器hik(t) 得到hi(t) ,?6 ?满足:FT[ hi(t) ] 2=Rik(0)2 n T ikexp-f22 T 2ik=2FT[hik(t) ]2(10)从而只需要设计具有如下功率谱的滤波器hik(t)? b纯桑?FT[hik(t) ] = aikexp-f22 T2ik1/2(11)式中:aik=Rik(0)22 n (T ik1/2为磁力子分量的衰减系数(k=a,b) 。
图2 抽头增益产生2 系统信道模型及计算机仿真军标要求的误码率BER测量是在AWGN,CCIR Goo和CCIRPoor 三种信道条件下测量的，故实际仿真时采用了双独立等平均功率瑞利衰落路径。
由于信道带宽窄，只需要一个磁力子分量来描述信道瑞利衰落。
如图3 所示，G11(t) 和G21(t) 为相互独立的窄带高斯正态分布，？X直鹩赏？2的抽头增益产生方法产生。
图3 信道模型图4为一段8FSK信号通过系统信道(CCIR Good:多径时延0.52 ms ，衰落带宽0.1 Hz ，多谱勒频移1 Hz) [7-8 ]时各阶段波形。
图4信号通过信道(CCIR Good)的波形图4(a)和(b)为信号分别通过两路径后的波形，可见，每路信号通过复随机抽头增益函数调制后，发生了时间选择性衰落；图4(c) 为两路径信号之和，可见，信号受多径影响，发生了频率选择性衰落；图4(d) 为信号加10 dB 白高斯噪声后的波形。
本文详细推导了短波Watterson 信道模型的原理，根据美国军标MIL-STD-188-141B 和国军标GJB 2077-94 所给短波信道参数，采用了双独立等平均功率的瑞利衰落信道。
通过Matlab 编程仿真给出了直观的时域多径信号波形，较好地模拟了短波信道的时间选择性衰落和频率选择性衰落特性。