短波信道传播特性和测量方法研究
电子科技大学
硕士学位论文
短波信道传播特性和测量方法研究
姓名：朱鹏
申请学位级别：硕士
专业：通信与信息系统
指导教师：唐万斌
20080501
卫星移动通信信道特性分析
收稿日期:2003-09-10 基金项目:国家自然科学基金资助项目/个人移动卫星通信电波传播特性研究0(60172006) 作者简介:1.符世钢(1979-),男,云南安宁人,云南大学信息学院通信与信息系统专业在读硕士研究生,主要从事 移动通信关键技术研究; 2.任友俊(1973-),男,云南宣威人,曲靖师范学院计科系讲师、工学硕士,主要从事网络通信及其编程研究; 3.申东娅(1965-),女,云南昆明人,云南大学信息学院副教授,主要从事移动通信研究. 卫星移动通信信道特性分析 符世钢1,任友俊2,申东娅3 (1.3.云南大学信息学院,云南昆明 650091;2.曲靖师范学院计科系,云南曲靖 655000) 摘 要:卫星移动通信作为地面移动通信的补充,是实现全球个人通信的必不可少的手段之一,同时也是目前发展最迅速的通信技术之一.卫星移动通信具有卫星固定业务和移动通信双重特点,其电波传输距离远,经历的环境特殊,导致其信道特性远比地面系统复杂.因此,研究其信道特性是设计出高效实用的通信系统的关键环节.本文对其信道特性进行了具体深入的分析,并对某些衰减因素的解决措施作了简要探讨. 关键词:卫星移动通信;信道特性;传输损耗;多普勒频移 中图分类号:TN927+123 文献标识码:A 文章编号:1009-8879(2003)06-0071-04 卫星移动通信是指利用卫星实现移动用户间或移动用户与固定用户间的相互通信.近年来地面蜂窝移动通信系统得到了飞速发展,但是它的覆盖范围有限,仅能为人口集中的城市及其附近地区提供服务.为了获得全球范围的无缝覆盖,实现名符其实的全球个人通信,不得不引入卫星移动通信来作为地面移动通信的补充.卫星移动通信具有覆盖面积大、业务范围广、适用于各种地理条件等优点,在过去二三十年中发展十分迅速,成为极具竞争力的通信手段之一. 与地面移动通信系统不同,卫星移动通信系统的电波传播要经过漫长的距离,其间要受到多种因素的干扰.这大大增加了接收信号的波动性,成为保证通信质量的最大障碍.为此,研究信道特性成为设计通信系统的首要任务.本文将对其进行具体分析. 1 传输损耗 卫星移动通信中电波传播要经过对流层(含云层和雨层)、平流层直至外层空间,传输损耗大致为自由空间传输损耗与大气损耗之和.111 自由空间传输损耗 在整个卫星无线路径中自由空间(近于真空 状态)占了绝大部分,因此,首先考虑自由空间传播损耗.卫星移动通信系统无线链路与大尺度无线电波传播模型类似,在自由空间模型中,接收功率的衰减为T-R 距离的幂函数[1] .当发射和接收天线均具有单位增益时,自由空间路径损耗为:L f =10lg( 4P K d )2=20lg(4P 3@108 d f )(db)(1)当d 取km 、f 取GHz 为单位时,可简化为下式: L f =92145+20lgd +10lg f (db) (2) 112 大气层损耗 大气层在卫星无线路径中所占比例不大,但却是最不稳定的区域,其损耗是卫星移动通信最具特色的信道特征之一.伴随着天气的变化,降雨、降雪、云、雾等都不可避免地对穿透其中的电波产生损耗,个别极恶劣的天气甚至会造成通信信号的中断.由于各种客观条件的限制,目前对其损耗只能通过实际观测积累数据并由此总结出一些经验公式. 在各种天气引起的损耗因素中,降雨损耗所占的比例最大且具有代表性.在雨中传播的电波会受到雨滴的吸收和散射影响而产生衰落.此时引入降雨衰减系数的概念,即由降雨雨滴引起的每单位路径上的衰减R ,R 如下式所示: 第22卷 第6期 2003年11月 曲 靖 师 范 学 院 学 报 JOURNAL OF QUJING TEACHERS COLLE GE Vol.22 No.6Nov.2003
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 Channel LI Ren-yan1, HOU Qing-song2 (1. Unit 95486 of PLA, Chengdu 610041, China; 2. Telecommunication Engineering Institute, Air Force Engineering 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 simulation 0 引言
无线信道传播特性分析总结
无线信道传播特性分析总结 班级学号姓名 随着科学技术的发展，无线通信已经渗透到我们生活的各个方面，对我们的生活工作有着巨大的影响。在无线通信系统中，无线通信的信道的特性对整个系统有着巨大的影响。 1、无线信道的概念 要想搞明白无线信道具有哪些特性，就要先了解什么是无线信道。信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻，对于无线电波而言，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，我们想象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。信道具有一定的频率带宽，正如公路有一定的宽度一样。 与其它通信信道相比,无线信道是最为复杂的一种,其衰落特性取决于无线电波传播环境。不同的环境,其传播特性也不尽相同。无线信道可能是很简单的直线传播,也可能会被许多不同的因素所干扰,例如:信号经过建筑物,山丘,或者树木所有反射而产生的多径效应,使信号放大或衰落。在无线信道中,信号衰落是经常发生的,衰落深度可达30。对于数字传输来说,衰落使比特误码率大大增加。这种衰落现象严重恶化接收信号的质量,影响通信可靠性。移动信道与非移动点对点无线信道相比,信号传输的误比特率前者比后者高106倍。 另外,在陆地移动系统中,移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域,其天线将接收从多条路径传来的信号,再加移动台本身的运动,使得信号产生多普勒效应,并且信道的特性也随时间变化而变化,增加了信号的不确定性,使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。所以,与传统模型相比,无线信道多径数目增多,时延扩展加大,衰落加快。 2、无线信道的特性 信号从发射天线到接收天线的传输过程中，会经历各种复杂的传播路径，包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机组合。同时，电波在各条路径的传播过程中，有用信号会受到各种噪声的污染，包括加性噪声
电阻的测量方法及原理.doc
一、电阻的测量方法及原理 一、 xx 法测电阻 1、电路原理 “xx 法”就是用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I, 再根据欧姆定律求出电阻R= U/I 的测量电阻的一种方法。 电路图如图一所示。 如果电表为理想电表，即 RV=∞，RA=0用图一（甲）和图一（乙）两种接法测出的电阻相等。但实际测量中所用电表并非理想电表，电压表的内阻并非趋近于无穷大、电流表也有内阻，因此实验测量出的电阻值与真实值不同，存在误差。如何分析其误差并选用合适的电路进行测量呢？ xx一（甲）所示电路称电流表外接法，（乙）所示电路为电流 表内接法，则“ xx 法”测电阻的误差分析和电路选择方法可总结为 四个字：“大内小外”。 2、误差分析 （ 1）、电流表外接法
由于电表为非理想电表，考虑电表的内阻，等效电路如图二所示，电压表的测量值 U 为 ab 间电压，电流表的测量值为干路电流，是流过待测电阻的电流与流过电压表的电流之和，故：R测 = U/I = Rab = (Rv ∥R)= (Rv ×R)/(Rv+R) < R( 电阻的真实值 ) 可以看出，此时 R 测的系统误差主要来源于 Rv 的分流作用，其相对误差为δ外 = R/R = (R-R 测)/R = R/(Rv+R) （2 ）、电流表内接法 其等效电路如图三所示，电流表的测量值为流过待测电阻和电 流表的电流，电压表的测量值为待测电阻两端的电压与电流表两端的 电压之和， 故：R测 = U/I = RA+R > R 此时 R测的系统误差主要来源于RA的分压作用，其相对误差为 : δ内 =R/R = (R 测-R)/R = RA/R 综上所述，当采用电流表内接法时，测量值大于真实值，即 " 大内" ；当采用电流表外接法时，测量值小于真实值，即“小外”。
11LED可见光通信信道特性分析
室内LED可见光通信信道特性分析 陈旭 （桂林电子科技大学信息与通信学院） 【摘要】针对室内无线光通信系统中以高亮度发光二极管（LED）照明灯作为通信信号发射源的特点，建立的信道模型，分析了由于各个LED 发射端到接收端的距离差而引起的多径效应对通信系统的影响. 【关键词】光无线通信；多径效应 Channel characteristic analysis for Indoor LED Wireless Optical Communication Chen xu (Gulin university of electronic technology Information and communication Institute) 【Abstract】Aiming at the LED lights as the signal source for indoor optical wireless communication system, this paper establish the channel model and discusses the multi-path effects resulted from the different distance of each LED to the receiver, 【Key words】optical wireless communication; multi-path effects
1 引言 LED 与传统照明设备相比，具有使用电压低、功耗低、寿命长、易于小型化等优点，它另外的突出优点是响应灵敏度非常高、调制性能好、发射功率大，适合作为中短距离超高速无线光通信系统的光源。利用白光LED 发光特性，将信号调制到可见光上进行传输，可以构成LED 可见光无线通信系统。室内LED可见光无线通信系统的提出基于LED灯的照明性质和调制能力，在系统中需要考虑LED光源的发光原理和参数指标之外，还要考虑通信信道的特性对其影响。 2 室内LED可见光通信链路分析 室内无线光通信的基本链路方式有很多种[1]。在本文描述的LED可见光无线通信系统中，假设LED室内照明灯固定在天花板上，以其为信号光源的通信链路主要有两种形式：直射式视距链接和漫射链接，如图1所示。 (a)直射式视距链接 (b)漫射链接 图1可见光LED用于室内通信时的光链路方式 在直射式视距链路中，LED光源发出的光直接照射到接收机的探测器表面上，优点是信号光源功率利用率高、容易实现高速数据链接，然而该链路要求光信号收端和发端始终对准连接，容易因链路上存在的障碍物而阻断。在以墙面反射为主的漫射链路中，系统为了获得更大的接收功率，接收机的探测器视角一般都比较大，虽然降低了对方向性的要求，系统不易受阴影效应影响，但链路中存在的多径效应会限制信号传输速率。 3 室内无线光通信信道模型建立 无线光通信系统多采用光强度调制（IM）和直接检测技术（DD）。图2为一个简单的基于可见光LED、采用IM-DD技术[2]的室内无线通信信道模型。在IM0-DD的调制系统中，无论需要传输的通信信号是基带信号还是频带信号，由于LED瞬时发射功率不可能为负值，所以必须加一个直流偏置，以保证LED端输入电信号X(t)为非负信号，可表示为：
信道特性
恒参信道： 有线电信道（明线，同轴电缆，双绞线电缆），光纤信道，无线电视距中继，卫星中继信道。 ? 由于恒参信道对信号传输的影响是固定不变的或者是变化极为缓慢的，因而可以等效为一个非时变的线性网络。 从理论上讲，只要得到这个网络的传输特性，则利用信号通过线性系统的分析方法， 就可求得已调信号通过恒参信道后的变化规律。 网络的相位-频率特性还经常采用群迟延-频率特性 来衡量，要满足不失真传输条件，等同于要求群迟延-频率特性应是一条水平直线. 随参信道: 短波电离层反射信道，超速波及微波对流层散射信道，超短波电离层散射信道，超短波超视距绕射信道。 属于随参的传输媒质主要以电离层反射、对流层散射等为代表。 ? 随参信道的特性比恒参信道要复杂得多，其根本原因在于它包含一个复杂的传输媒质。 ? 虽然，随参信道中包含着除媒质外的其它转换 器，但是，从对信号传输影响来看，传输媒质的影响是主要的，转换器特性的影响可以忽略不计。在此，仅讨论随参信道的传输媒质所具有的一般特性以及它对信号传输的影响。 随参信道图： 共同特点是：1.对信号的损耗随时间变化而变化，2，传输时延随时间变化而变化，3由发射点出发的电波可能经多条路径到达接收点，也就是所谓的多径传播。 多径传播后的接收信号将是衰减和时延随时间变化的各路径信号的合成。 —— 由第i 条路径的随机相位； ————由第i 条路径到达的接收信号振幅 _______ 由第i 条路径达到的信号的时延； 都是随机变化的 (1) 从波形上看，多径传播的结果使确定的载频信号变成了包络和相位都随机变化的窄带信号，这种信号称为衰落信号； （2）从频谱上看，多径传播引起了频率弥散（色散），即由单个频率变成了一个窄带频谱。 通常将由于电离层浓度变化等因素所引起的信号衰落称为慢衰落；而把由于多径效应引起的信号衰落称为快衰落。 ) ()(0t t i i τω?-=)(t i μ)(t i τ) (),(),(t t t i i i ?τμω ω?ω τd d )()(=
短波信道特性研究
短波信道特性研究 【摘要】短波通信干扰严重，针对短波信道特性进行研究，找出影响通信质量的要素，提出改善通信质量的两种方法。 【关键词】短波；信道；误码率 短波信道频带窄、多径现象非常严重、时延较大、多普勒频移大和衰落严重。一般情况下短波信道的带宽为3.7KHz，信号传输路径为2～4条，时延典型值为2ms，多普勒频移高达20Hz至50Hz，在高纬度地区曾实测达73Hz，另外在信号传输过程中伴随着瑞利衰落，这使得短波信道十分复杂恶劣，造成短波通信的通信质量提高十分困难。但是随着科技的发展，短波通信的性能还是得到了巨大的提高[1]。 短波通信主要依靠电离层的反射来进行通信，因此，电离层的状态将直接影响短波通信的质量。短波通信中的多径现象非常严重、时延较大、多普勒频移大和衰落严重很大程度上就是由电离层的不均匀、时变和色散造成的[2]。 1.多径效应 短波通信时，发射端发出的同一电磁波信号经过不同的途径和不同的传输时延到达接收端的现象。多普勒展宽就是由多径效应引起的。 当发射端发射信号时，部分信号只经过电离层一次反射就到达接收端；部分信号在经电离层反射回地面后再次被反射到电离层，经电离层第二次反射到达接收端；有的信号甚至需要经过电离层三至四次反射后才到达接收端。多径现象中一般为2、3、4条路径，出现概率为85%，其中以出现3条路径的情况最多[3][4]。另外，经大量的数据统计：在中长距离传输系统中，绝大部分的多径时延在0.2～5ms之间，但是极少情况下最大时延达8ms[5]。一般情况下，99.5%的多径时延不小于0.5ms，50%的多径时延不小于1.4ms，仅有0.5%的多径时延超过5ms。 2.衰落现象 衰落现象是指接收端接收到的信号幅度随着时间无规则变化的现象。衰落在短波通信中分为快衰落和慢衰落。持续时间较短并且连续出现的衰落称为快衰落；而持续时间相对比较长的衰落是慢衰落。 2.1快衰落 快衰落的成因主要是多径现象。随着时间的推移，电离层的密度、高度总是呈现随机的变化，这使得电磁波信号的传输路径也不停随机变化。接收端接收到受多径影响的同一信号间的相位差不再恒定，造成合成信号的幅度发生随机改变。因此，这种因接收端收到的电磁波信号的相位干涉所造成的衰落也称“干涉
无线信道传播特性分析总结
无线信道传播特性分析总结 姓名随着科学技术的发展，无线通信已经渗透到我们生活的各个方面，对我们的生活工作有着巨大的影响。在无线通信系统中，无线通信的信道的特性对整个系统有着巨大的影响。 1、无线信道的概念要想搞明白无线信道具有哪些特性，就要先了解什么是无线信道。信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻，对于无线电波而言，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，我们想象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。信道具有一定的频率带宽，正如公路有一定的宽度一样。与其它通信信道相比,无线信道是最为复杂的一种,其衰落特性取决于无线电波传播环境。不同的环境,其传播特性也不尽相同。无线信道可能是很简单的直线传播,也可能会被许多不同的因素所干扰,例如:信号经过建筑物,山丘,或者树木所有反射而产生的多径效应,使信号放大或衰落。在无线信道中,信号衰落是经常发生的,衰落深度可达30 ?B。对于数字传输来说,衰落使比特误码率大大增加。这种衰落现象严重恶化接收信号的质量,影响通信可靠性。移动信道与非移动点对点无线信道相比,信号传输的误比特率前者比后者高106倍。另外,在陆地移动系统中,移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域,其天线将接收从多条路径
传来的信号,再加移动台本身的运动,使得信号产生多普勒效应,并且信道的特性也随时间变化而变化,增加了信号的不确定性,使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。所以,与传统模型相比,无线信道多径数目增多,时延扩展加大,衰落加快。 2、无线信道的特性信号从发射天线到接收天线的传输过程中，会经历各种复杂的传播路径，包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机组合。同时，电波在各条路径的传播过程中，有用信号会受到各种噪声的污染，包括加性噪声(如高斯白噪声)、乘性噪声的污染，因而会出现不同情形的损伤，严重时，会使有用信号难以恢复。无线信号在传播时，不仅存在自由空间固有的传输损耗，还会受到由于建筑物、地形等的阻挡而引起信号功率的衰减，这种衰减还会由于移动台的运动和信道环境的改变出现随机的变化。下面将对无线信道的一些特性来进行分析。 2、1 大尺度衰落通常情况下，当接收机和发射机之间的相对位置在1-lOm的范围内变化时，接收信号功率的平均值基本保持不变。但当它们的相对位置的改变远超过上述范围时，接收信号的平均功率将会有几个数量级的变化。大尺度衰落正是用来描述接收机和发射机之间的距离有大尺度变化时，接收信号平均功率值的变化规律。在自由空间传播条件下，接收机接收的平均功率Pr可由下式给出：
电路元件特性曲线的伏安测量法实验报告
学生序号6 ` 实验报告 课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：冶沁成绩：__________________ 实验名称：电路元件特性曲线的伏安测量法实验类型：电路实验同组学生：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1.熟悉电路元件的特性曲线； 2.学习非线性电阻元件特性曲线的伏安测量方法； 3掌握伏安测量法中测量样点的选择和绘制曲线的方法； 4.学习非线性电阻元件特性曲线的示波器观测方法。 二、实验容和原理 1、电阻元件、电容元件、电感元件的特性曲线 在电路原理中，元件特性曲线是指特定平面上定义的一条曲线。例如，白炽灯泡在工作时，灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的改变而改变，并且具有一定的惯性；又因为温度的改变与流过 灯泡的电流有关，所以它的伏安特性为一条曲线。电流越大、温度越高，对应的灯丝电阻也越大。一 般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”可相差几倍至十几倍。该曲线的函数关系式称为电阻元件的伏安特性， 电阻元件的特性曲线就是在平面上的一条曲线。当曲线变为直线时，与其相对应的元件即为线性电阻 器，直线的斜率为该电阻器的电阻值。电容和电感的特性曲线分别为库伏特性和韦安特性，与电阻的 伏安特性类似。 线性电阻元件的伏安特性符合欧姆定律，它在u-i 平面上是一条通过原点的直线。该特性曲线各点斜率与元件电压、电流的大小和方向无关，所以线性电阻元件是双向性元件。非线性电阻的伏安特 性在u-i平面上是一条曲线。 普通晶体二极管的特点是正向电阻和反向电阻区别很大。正向压降很小正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十几伏至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为 零。可见，二极管具有单向导电性，如果反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿 损坏。稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性则与普 通二极管不同，在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当反向电压增加到某一数值时（称 为管子的稳压值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加，以后它的端电压将维持恒定，不再 随外加的反向电压升高而增大。 上述两种二极管的伏安特性均具属于单调型。电压与电流之间是单调函数。二极管的特性参数主要有开启电压V th，导通电压V on，反向电流I R，反向击穿电压V BR以及最大整流电流I F。 2、非线性电阻元件特性曲线的逐点伏安测量法 元件的伏安特性可以用直流电压表、电流表测定，称为逐点伏安测量法。伏安法原理简单，测量方便，但由于仪表阻会影响测量的结果，因此必须注意仪表的合理接法。 采用伏安法测量二极管特性时，限流电阻以及直流稳压源的变化围与特性曲线的测量围是有关系的，要根据实验室设备的具体要求来确定。在综合考虑测量效率和获得良好曲线效果的前提下，测量 点的选择十分关键，由于二极管的特性曲线在不同的电压的区间具有不同的性状，因此测量时需要合
【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DOC
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。 上个世纪90年代后期，美国电信科学协会(ITS)发表了一篇迄今最为权威的宽带信道模型仿真器实现方法的论文，后被广泛称为ITS模型。ITS模型适用于宽带和窄带两种情况，可看作Watterson模型的一种扩展。 美国ITS提出了一种更复杂的电离层信道模型。这个模型是作为宽带模型提出的，但也适用于窄带模型。在ITS模型中，总的信道冲击响应定义为所有传输模式冲击响应之和，它
短波数传电台通信系统关键技术研究
短波数传电台通信系统关键技术研究 由于民用航空短波数据链(High Frequency Data Link,HFDL)通信系统具有技术成熟、成本低、功耗低、灵活度高、通信范围广等特点,在军事及民用领域具有广阔的应用及发展空间。由于短波信道具有多径效应及干扰等特点,因此接收端需进行均衡处理。现有的均衡技术在信道环境恶劣时性能较差,因此需要研究具有更高性能的均衡技术。本文以基于HFDL的短波数传通信系统为研究对象,以实现HFDL 信号的高效接收为目标,进而为地面监控站对远距离飞机实施监控提供技术手段。在构建HFDL短波数传通信系统模型的基础上,重点研究基于Turbo均衡的HFDL短波数传通信系统的多径信道适应技术。具体内容概述如下:首先,依据HFDL协议及相关原理,通过研究信号的特征及系统传输方案,对系统操作流程及关键模块的原理进行描述,并建立基于HFDL的短波数传通信系统模型。其次,分析短波信道特性对基于HFDL的短波数传通信系统性能的影响,并仿真分析了采用传统短波信道适应技术(如LMS均衡)的现有系统的性能。再次,由于Turbo均衡技术联合均衡及译码处理,较常规均衡技术具有更强的抗多径效应能力,因此,以进一步提升基于HFDL的短波数传通信系统的短波信道适应能力为目标,着重研究了Turbo均衡的工作原理,及其对基于HFDL的短波数传通信系统构架和关键模块改造的需求。在此基础上,对均衡器及译码器中的算法进行研究、推导及仿真。最后,将Turbo均衡技术应用至HFDL系统中,改进了短波数传通信系统设计方案。由于联合均衡译码中传递的是软信息,且接收端需采用具有反
馈循环的迭代结构,因此完成了信道译码由原有的硬判决算法改为软判决算法的改进,及交织解交织及加扰解扰处理部分由“硬”转“软”的改进,由此完成优化设计。通过完成信号处理流程的仿真,验证了Turbo均衡器以及改进系统的性能。通过与原系统进行对比分析,证明了改进的短波数传电台通信系统可大幅提升接收性能,且具有良好的工程可实现性。
实验二放大器输入、输出电阻和频响特性的测量
实验二 放大器输入、输出电阻和频响特性的测量 一、实验目的 掌握放大器输入电阻、输出电阻和频率特性的测量原理和方法。 二、实验原理 1.放大器输入电阻R i 的测试 最简单的测试方法是“串联电阻法”。其原理如图2-1所示，在被测放大器与信号源之间串入一个已知标准电阻R i ，只要分别测出放大器的输入电压U i 和输入电流I i ，就可以求出： R i =V i /I i = n R i R U U /=R i U U ?Rn 但是，要直接用交流毫伏表或示波器测试Rn 两端的电压U R 是有困难的，因U R 两端不接地。使得测试仪器和放大器没有公共地线，干扰太大，不能准确测试。为此，通常是直接测出U S 和U i 来计算R i ，由图不难求出： R i = i S i U U U -? Rn 注：测R i 时输出端应该接上R L ，并监视输出波形，保证在波形不失真的条件下进行上述测量。 S U 图2-1放大电路输入端模型 2.放大器输出电阻R o 的测试 放大器输出端可以等效成一个理想电压源U o 和R o 相串联，如图2-3所示。 在放大器输入端加入U S 电压，分别测出未接和接入R L 时放大器的输出电压U o 和U L 值，则 L L R U U R )1( 0-= 注意：要求在接入负载R L （或R W ）的前后，放大器的输出波形都无失真。
501mA β==CQ ，I ， 212*c B b p E R V R R R = ++12*5.1 1.7,10 5.1 p V R ==++ 20.9p R K =Ω 2626200(1) 200(1) 1.526,1be EQ mv mv r K I mA ββ=++=++=Ω 12()//// 1.13,i b p b be R R R R r K =+=Ω 3o c R R K ==Ω
短波电离层反射信道调研报告
关于短波电离层反射信道的调研报告 摘要 电离层反射传播是短波通信的主要传播方式。短波电离层反射信道既属于无线信道，也属于随参信道。本篇调研报告在调研短波通信优缺点以及短波通信研究现状的基础上，着重对短波电离层反射信道的特性、影响和现状做了详细的阐述。 关键词：短波通信随参信道短波电离层反射信道 一、引言 信道（Channel），通俗地说，是指以传输媒质为基础的信号通路。具体地说，信道是指由有线或无线电线路提供的信号通路。信道的作用是传输信号，它提供一段频带让信号通过，同时又给信号加以限制和损害。 通常，我们将仅指信号传输媒介的信道称为狭义信道。目前采用的传输媒介有架空明线、电缆、光导纤维（光缆）、中长波地表波传播、超短波及微波视距传播（含卫星中继）、短波电离层反射、超短波流星余迹散射、对流层散射、电离层散射、超短波超视距绕射、波导传播、光波视距传播等。接下来就针对短波电离层反射信道做详细的阐述。 二、短波通信 1、短波通信概论 短波按照国际无线电咨询委员会（CCIR）的划分，使用CCIR划分的九个无线电频段中的第七个频段一高频频段（波长为100m～10m，频率为3MHz－30MHz）。利用短波进行的无线通信称为短波通信，又称为高频（HF）通信。在实际应用中，人们为了能够充分地利用短波近距离通信的优点，也把中波的高频段（1.5MHz－3MHz）划归到短波波段中，因此短波通信实际使用的频率范围扩展为1.5MHz－30MHz。短波通信可以利用地波传播，但主要是利用天波传播。短波的地波传播方式受地面吸收而衰减的程度比长波及中波要大。地波的传播损耗随频率的升高而递增，即使在频率较低的短波波段，发射功率不是特别大的的情况下，传输距离也只有几十千米。因此短波地波仅适用于近距离传播。天波是依靠电离层的一次或多次反射而实现远距离传输的。通常，倾斜投射到电离层的电磁波经电离层反射后可以传到几千公里外[1]。因而电离层反射传播是短波通信的主要传播方式。天波传播因为受到电离层不稳定性影响，信道参数不断变化。因此短波天波信道为变参信道。正因为如此，电离层的结构、特性、变化规律对短波通信系统的构成、信号形式、调制方式及应用范围产生重大影响。 2、短波通信的主要优缺点[1][2]
电阻的测量方法及原理.docx
电阻的测量方法及原理 一、伏安法测电阻 1、电路原理 “伏安法”就是用电压表测出电阻两端的电压U,用电流表测出通过电阻 的电流I, 再根据欧姆定律求出电阻R= U/I 的测量电阻的一种方法。 电路图如图一所示。 如果电表为理想电表，即R V=∞, R A=O用图一（甲）和图一（乙）两种接法测出的电阻相等。但实际测量中所用电表并非理想电表, 电压表的内阻并非趋近于无穷大、电流表也有内阻,因此实验测量出的电阻值与真实值不同, 存在误差。如何分析其误差并选用合适的电路进行测量呢？ 若将图一（甲）所示电路称电流表外接法,（乙）所示电路为电流表内接法,则“伏安法”测电阻的误差分析和电路选择方法可总结为四个字：“大内小外”。 2、误差分析 （1）、电流表外接法 由于电表为非理想电表,考虑电表的内阻,等效电路如图二所示, 电压表的测量值U 为ab 间电压,电流表的测量值为干路电流,是流过待测电阻的电流与流过电压表的电流之和，故：R测=U/I = Rab = （RV // R）= （Rv× R）∕（Rv+R） V R（电阻的真实值）
可以看出，此时R 测的系统误差主要来源于Rv 的分流作用，其相对误差为δ 夕卜=Δ R/R = （R -R 测）∕R = R∕（Rv+R） （2 ）、电流表内接法其等效电路如图三所示，电流表的测量值为流过待测电阻和电流表的电流，电压表的测量值为待测电阻两端的电压与电流表两端的电压之和，故：R 测=U/I = RA+R > R 此时R测的系统误差主要来源于RA的分压作用，其相对误差为：δ 内=Δ R/R = （R 测-R）∕R = RA/R 综上所述，当采用电流表内接法时，测量值大于真实值，即"大内"；当采用电流表夕接法时，测量值小于真实值，即“小夕”。 3、电路的选择（一）比值比较法 1 、“大内”：当R >> RA 时，选择电流表内接法测量，误差更小。
第三章信道、干扰与目标特性
第三章 信道、干扰与目标特性 3.1 水声信道特性 3.1.1 稳定单途信道－自由空间的传播 在理想介质自由空间中，信号传输过程如果用一网络来表示，则其脉冲响应为 ()()0τ-τδ=τh （3.1.1） 而传输函数为 ()0ωτ-=ωe H （3.1.2） 式中0τ为发射点至接收点的传播时间。 在实际海洋中，由于各个频率的吸收系数不同，高频衰减比低频衰减要大的多，传输函数的模()ωH 不在等于1，而是随着频率的增高而衰减，这时脉冲响应也不在是δ脉冲，而是有一定宽度的，其展宽程度与距离等因素有关。 3.1.2 稳定多途信道－海底、海面反射以及声速梯度引起折射产生的影响 实际海洋不可能是一个自由空间，它存在着海面和海底两个界面。由于温度、盐度和静压力的影响，海洋中不同深度声速是不同的，存在着声速垂直分布，这就会使声波产生折射。上下边界的反射和在水中的折射使得实际海洋信道不是单途径信道而是多途径信道。如果我们把海洋看成是一个具有平滑的上下边界的分层不均匀介质，声波在其中传播将产生稳定的多途信号。在已知声速－深度分布曲线时，可用射线理论或简正波理论来预测多途结构。 图3.1.1分别给出相应的多途信号的理论预测图和实际图。 图3.1.1 多途信号的理论预测图和实际图
图3.1.2 a 给出存在跃层时浅海传播的多途结构；b 给出相应的多途信号。图中给出了声源和接收点同在跃层上和分别在跃层上下的两种情况。 图3.1.2 ( a) 存在跃层时浅海传播的多途结构 (b) 相应的多途信号 稳定多途信号用网络来表示时，其脉冲响应可用如下形式来表示： ()()∑= τ-τδ=τh i （3.1.3） 式中i τ为各个途径信号的时延值。 传输函数为 ()e A H ωτ- = ∑=ω （3.1.4） 由于多途信号间的干涉，()ωH 随频率变化有起伏。 3.1.3 时空变信道 (1) 随机时变信道－随机起伏海面、粗糙海底、不均匀介质产生的影响 由于海面是随机起伏，海底是粗糙不平的，海水存在着宏观的分层不均匀，微观的随温度起伏、湍流、涡流、内波等因素的影响，使得多途信道不是稳定的而是随机时变的，这时脉冲响应函数应该是时间的随机函数。一个实际信道的脉冲响应可表示为
无线移动信道特性分析(论文)
福建水利电力职业技术学院无线移动信道特性分析（论文)
福建水利电力职业技术学院信息工程系 09级通信工程技术专业毕业设计(论文）任务书 无线移动信道特性分析
摘要 本论文介绍了无线信道的基本概念和特性,对幅度服从莱斯分布和瑞利分布的衰落信道的概率密度函数进行分析。建立了多径衰落信道模型[2],详细分析了BFＳK信号在多种衰落信道中误比特率与信噪比的关系，并进行了性能比较。结果表明,瑞利衰落信道的误比特性能较高斯白噪声信道和莱斯信道的误比特性能更差,且所建立的仿真方法可以作为多径衰落信道的分析方法。 本文针对目前无线信道存在的不确定性的信道衰落对无线通信质量提高有不利因素的状态,为改善无线移动通信系统多径时延[3］扩展而引起的符号间干扰的现状。 关键词：衰落信道；误比特率;瑞利衰落信道;莱斯衰落信道;高斯白噪声信道 目录 无线移动信道特性分析?错误!未定义书签。
摘要?错误!未定义书签。 绪论?错误!未定义书签。 1 无线移动通信技术的发展及应用?错误!未定义书签。 1.1 无线移动通信技术发展历史和趋势[５]............................................................... 错误!未定义书签。 1.2 无线移动通信技术相关业务及频谱?错误!未定义书签。 １.3 无线移动通信技术应用设想?错误!未定义书签。 本章小结....................................................................................................................... 错误!未定义书签。 2 无线信道的概念和特性?错误!未定义书签。 ２.1 无线信道的定义?错误!未定义书签。 2.2 无线信道的类型................................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2.1 传播路径损耗模型................................................................................. 错误!未定义书签。 2.2.2 大尺度传播模型....................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2．３小尺度传播模型................................................................................... 错误!未定义书签。 2．3 无线移动信道的概念......................................................................................... 错误!未定义书签。 ２.4 移动信道的特点................................................................................................. 错误!未定义书签。 2.4.1 移动通信信道的３个主要特点 ............................................................... 错误!未定义书签。 2.4.2 移动通信信道的电磁波传输?错误!未定义书签。 2.4.3 接收信道的3类损耗 (11) 2.4.４三种快衰落(选择性衰落）产生的原因 ............................................. 错误!未定义书签。 2．４.5 接收信号的４种效应........................................................................... 错误!未定义书签。 本章小结?错误!未定义书签。 3 移动信道的传输特性和信道模型................................................................................. 错误!未定义书签。 3．１传输损耗的初步定量分析............................................................................. 错误!未定义书签。 3.1.1 大范围传输损耗的定量分析?错误!未定义书签。 3.1.2 中小范围传输损耗的定量分析?错误!未定义书签。 3.１.３移动信道中的噪声和干扰 ................................................................... 错误!未定义书签。 本章小结....................................................................................................................... 错误!未定义书签。４CDMＡ技术[１1]?错误!未定义书签。 4.1 CDMA技术含义.............................................................................................................. 错误!未定义书签。 4.2 CDMA技术的优点?错误!未定义书签。 本章小结?错误!未定义书签。 致谢....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。参考文献............................................................................................................................... 错误!未定义书签。 绪论 无线信道也就是常说的无线的“频段(Ｃhaｎneｌ）”，其是以无线信号作为传输媒体的数据信号传送通道。
信道种类及其特点
信道分类及其特点 根据通信的概念，信号必须依靠传输介质传输，所以传输介质被定义为狭义信道。另一方面，信号还必须经过很多设备(发送机、接收机、调制器、解调器、放大器等)进行各种处理，这些设备显然也是信号经过的途径，因此，把传输介质(狭义信道)和信号必须经过的各种通信 设备统称为广义信道。我们这里研究的是狭义上的信道，即信号的传输介质。 信道可分为两大类：一类是电磁波的空间传播渠道，如短波信道、超短波信道、微波信道、光波信道等；它们具有各种传播特性的自由空间，习惯上称为无线信道；另一类是电磁波的导引传播渠道。如明线信道、电缆信道、波导信道、光纤信道等。它们具有各种传输能力的导引体，习惯上就称为有线信道。 一、有线信道： 1、架空明线，即在电线杆上架设的互相平行而绝缘的裸线，它是一种在20世纪初就已经大量使用的通信介质。架空明线安装简单，传输损耗比电缆低，但通信质量差，受气候环境等影响较大并且对外界噪声干扰比较敏感，因此，在发达国家中早已被淘汰，在许多发展中国家中也已基本停止了架设，但目前在我国一些农村和边远地区受条件限制的地方仍有不少架空明线在工作着 2、双绞线电缆(TP)： 将一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中，为了降低信号的干扰程度，电缆中的每一对双绞线一般是由两根绝缘铜导线相互扭绕而成，也因此把它称为双绞线。双绞线分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)。目前市面上出售的UTP分为3类，4类，5类和超5类四种： 3类：传输速率支持10Mbps，外层保护胶皮较薄，皮上注有“cat3” 4类：网络中不常用 5类（超5类）：传输速率支持100Mbps或10Mbps，外层保护胶皮较厚，皮上注有“cat5” 超5类双绞线在传送信号时比普通5类双绞线的衰减更小，抗干扰能力更强，在100M网络中，受干扰程度只有普通5类线的1/4，目前较少应用。 STP分为3类和5类两种，STP的内部与UTP相同，外包铝箔，抗干扰能力强、传输速率高但价格昂贵。 双绞线一般用于星型网的布线连接，两端安装有RJ-45头(水晶头)，连接网卡与集线器，最大网线长度为100米，如果要加大网络的范围，在两段双绞线之间可安装中继器，最多可安装4个中继器，如安装4个中继器连5个网段，最大传输范围可达500米。