短波通信中的信道建模与信道编码
短波数字通信
短波数据通信原理短波通信，又称为HF（High Frequency）通信，具有悠久的发展历史，是人类最早发现的通信手段之一，亦是成本最低的远距离无线电通信的一种有效方式，在通信技术的发展过程中曾起到过非常重要的作用。
然而，八十年代初随着人们对信息通信的广泛需求，对传输质量提出了越来越高的标准。
新的无线电频段的开发和利用，超短波、微波、以及卫星通信技术的应用，使无线电远距离通信的手段多样化，信道质量不断提高，传输信息的容量和工作的可靠性都有着跨跃式的发展，而传统短波通信的弱点就显得越来越突出，使其在通信系统中的地位受到了冷淡。
近年来，短波通信又重新受到人们的关注，由于短波信号的传播特点，信道具有很强的抗毁性，使其在某些特殊场合具有极其重要的作用，尤其是在军事通信领域，短波通信一直是中远距离军事指挥的有效通信手段之一。
随着微电子技术、载人航天技术及大功率激光技术的迅猛发展，卫星通信的生存能力，尤其是在非常时期的生存能力已受到严重威胁，这使短波通信更加引人关注。
利用个人计算机作为短波电台的数据终端，可方便地完成对数据文件的编辑、存储、打印和管理，与音响电报和电传机相比，具有通信速率高、传输差错小和信道利用率高等优点，并且操作简单，普通人员就能胜任这项工作。
计算机数据终端利用短波电台的音频信道传输数据文件，其形式已超出了可打印字符的文本文件，不仅可以直接传输汉字，还能够传输图形、图像和应用程序文件。
应用计算机的数据处理技术，还能够对所传输的数据进行压缩和加密处理，使数据通信更加完善，在电子对抗和信息战的场合具有重要的意义。
短波通信新技术的发展，计算机技术与通信技术的有机结合，短波通信的自适应技术的采用，使传统的短波通信的弱点得以弥补。
虽然，短波信道的传输速率并不很高，但在军事指挥的实际应用中，所传输的信息量并不很大，而更重要的则是信道的可通性，有时几个代码的成功传递，足以表达上级首长的指挥意图。
0.2 国内外研究概况及发展趋势如何在极不稳定的短波信道上实现高速可靠的数据传输，成为通信领域中一个热门的研究课题，世界上的各大公司竞相大力投资，新技术、新产品不但涌现。
电波传播中的信道特性与建模
电波传播中的信道特性与建模在我们的日常生活中，电波无处不在。
从手机通信到广播电视，从卫星导航到无线网络，电波的传播是实现这些技术的关键。
而要理解电波如何有效地传播以及如何优化通信系统的性能，就必须深入研究电波传播中的信道特性和建模。
电波传播的信道，简单来说，就是电波从发射端到接收端所经过的路径和环境。
这个路径和环境可不是简单的直线，而是充满了各种复杂的因素。
比如，地形地貌、建筑物、植被、大气条件等等，都会对电波的传播产生影响。
首先，地形地貌是一个重要的因素。
山地、丘陵、平原、水域等不同的地形，对电波的反射、折射和散射都有着不同的作用。
在山区，电波可能会被山峰阻挡，导致信号衰减甚至中断。
而在平原地区，电波传播相对较为顺畅，但也可能会受到地面反射的影响，产生多径效应。
建筑物也是影响电波传播的重要因素。
城市中的高楼大厦会对电波造成遮挡和反射，形成阴影区域和多径传播。
在室内环境中，墙壁、家具等物体也会对电波产生衰减和散射，使得信号强度减弱，并且可能导致信号的延迟和失真。
植被同样不可忽视。
树木、草丛等植被会吸收和散射电波，特别是在森林地区，电波的传播会受到较大的影响。
而且，随着季节的变化，植被的密度和含水量也会发生改变，从而进一步影响电波传播的特性。
大气条件对电波传播也有着重要的影响。
比如，大气中的水汽、云层、温度和压力的变化，都会导致电波的折射和散射，从而影响信号的传播路径和强度。
了解了这些信道特性，接下来就要进行建模。
电波传播的建模，就是通过数学方法和物理模型来描述电波在信道中的传播行为。
建模的目的是为了能够预测电波传播的效果，从而为通信系统的设计和优化提供依据。
一种常见的建模方法是基于经验的模型。
这些模型是通过大量的实地测量和数据分析得到的。
比如，OkumuraHata 模型就是一种广泛应用于城市环境中电波传播预测的经验模型。
它根据地形、频率、发射功率等因素，给出了信号强度的估算公式。
另一种建模方法是基于物理的模型。
无线通信中的信道建模与优化
无线通信中的信道建模与优化一、引言随着信息技术的不断发展，无线通信已成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
无线通信数据传输中，信道造成的干扰是无法避免的问题。
为此，信道建模和优化技术尤为重要。
本文将从信道建模、信道优化两个角度出发，探讨无线通信中信道建模与优化的相关知识。
二、信道建模1.信道特性在无线通信系统中，实际信道是非常复杂的，由于受到信道特性的影响，通信信号在传输过程中会发生多种多样的失真。
首先，了解信道特性对于建模信道至关重要。
（1）多径效应信号在传播过程中经常会遇到水波（地理），光波（光学），电磁波（无线电）等障碍物的干扰。
这些干扰在传播中会使信号突然改变方向，再次传播形成出多条路径。
当会收端接受到多条信号时，信号叠加最终就形成多径效应。
这种效应会导致信号产生时延和幅度缩小，从而使接收端误误解调。
（2）噪声噪声是一种随机信号，通常与环境有关。
对于无线通信，人造或自然噪声（例如雷电和山火）会影响无线信号的传输效果。
在通信中，噪声会给人分享受带来干扰。
（3）多径延迟扩散这种效应通常出现在用于细胞系统的移动通信链路中。
在这种情况下，由于天线之间距离较远，信号采用多径传播；同时，由于使用频率高、同步准确、稳定性好等优点，所以GPS同步非常重要。
这种多径信号又会出现延迟，从而使传输数据的质量下降。
2.信道建模方法在无线通信领域，信道建模方法基本分为两类：解析方法和仿真方法。
（1）解析方法解析方法是通过理论分析发现信息信号通过无线信道时发生的效应，如多径效应和信噪比等信道特性。
解析方法的优点是计算简单，不需要大量实验数据，但精度较低。
（2）仿真方法仿真方法则是通过数值模拟，对信道进行建模。
相比解析方法，仿真方法可以得到更高的精度，同时也需要较大的计算量。
三、信道优化通过建模信道获得信道特性后，对信道进行优化就变得相对容易。
基于已知的信道建模，可以使用多种技术进行信道优化。
这里列举两种常用的技术作为例子。
无线通信中的信道编码及解码技术研究
无线通信中的信道编码及解码技术研究无线通信是我们生活中不可缺少的一部分，它已经成为人们日常生活、工作和娱乐的重要方式。
而信道编码技术，则是现代无线通信技术中不可或缺的重要组成部分。
一、信道编码技术的概念信道编码技术是指在数字通信系统中对信号进行编码、调制、传输和解码等过程中，为了提高信息传输的效率及可靠性，所采取的一种技术手段。
可以将编码技术分为三类：前向纠错编码、迭代解码编码、网络编码。
其中前向纠错编码是处理信道噪声和干扰的主要方法。
二、前向纠错编码技术的原理前向纠错编码技术的原理是通过添加校验位的方式，在数据传输时对发生的误差进行检测和纠正。
常见的前向纠错编码方式有循环冗余校验码（CRC）和卷积码。
循环冗余校验码是一种简单、高效的前向纠错编码方式。
它的基本思路是将数据称作多项式，通过多项式除法来计算余数，在余数上添加校验位，并将余数与原数据进行合并，形成编码后的数据。
在数据传输时，接收端也将数据称作多项式，并进行除法运算得到余数，如果余数为0，则说明数据传输时没有发生错误；如果余数不为0，则说明数据传输发生错误，并可通过余数识别所发生的错误位。
与之不同，卷积码需要引入一种称作“转移”状态的概念，因此它的计算方式较为繁琐，但提供了更为可靠的前向纠错能力。
卷积码的基本思想是将输入串与卷积码器中的一组固定的系数进行卷积运算，生成输出序列。
在传输过程中，接收端将收到的二进制序列通过一组固定的卷积器进行反演（或通过一个自动控制的估计器），得到一个与发送端相似的序列。
对于经过传输、噪声、干扰等因素后，产生的改变，接收端通过反演卷积过程，可以检测和纠正。
三、信道编码技术的发展现状目前，前向纠错编码技术已经得到广泛应用。
在数字电视、移动通信等领域中，前向纠错编码技术已经成为其关键技术之一。
然而，基于当前无线通信技术的现状，不少专家学者认为，前向纠错编码仅仅是一种基础的技术，还有很多需要研发和完善的部分。
未来，随着无线通信技术的进一步发展，相关技术也会更加成熟，例如迭代解码编码技术、网络编码技术等新领域都将会得到广泛的应用，同时也会带来前向纠错编码技术更好的发展机会。
短波信道特性与模型分析
短波信道特性与模型分析作者：孟祥磊来源：《世纪之星·交流版》2017年第07期一、引言在对短波MIMO通信系统进行设计与开发的过程中，需要考虑信道的传输特性。
短波信道具有很复杂的时域和频域特征，包括时变衰落、多普勒频移以及多径效应等等，可造成传输信号在时域、频域和空间域三维空间中的严重扩展，因此短波信道是最为复杂的传输信道类型之一。
现代化数字化战场有着高速大容量数据通信的需求，短波通信作为重要的中长距离无线电通信方式，具备军民多方面的用途应用，因此，宽带高速短波通信系统的研究很有意义，我们有必要针对短波信道的传播特性和信道模型进行讨论分析。
二、短波信号在电离层中的传播特性短波信道存在多径效应、衰落、多普勒频移、起伏效应和频率色散等特性，虽然对于其它无线信道，也有类似的现象，但在短波信道中，这些特性表现地更加突出。
多径效应是指来自短板发射源的信号在到达远端接收端前，会经由不同路径和不同的传输模式的现象，并因此产生不同长度的时间延迟、互不一致的相位信息、不同程度的电场强度衰落。
衰落效应是指短波通信中，信号通过电离层传播被接收端接收时，电磁波的振幅呈现出大小随机变化现象。
根据信号起伏持续时间不同，分为快衰落和慢衰落，前者是最短几分之一秒，最长不超过几十秒；后者持续时间比较长，可能长达一小时或更长。
多普勒效应使得电磁波在通过电离层时，由于发射端和接收端的相对运动，以及电离层中的随机变动，都会使接收到的电磁波出现频率漂移的现象，我们称之为“多普勒频移”。
另外在太阳活动高峰期，磁暴现象也会引发很大的多普勒频移。
工程应用中，短波信道并不是纯净的，不可避免地会引入了噪声和干扰，按照引入来源不同可分为电台干扰、大气噪声和人为噪声。
其中电台干扰是指因为其它无线电台工作在与本电台相接近的频率而引起的信号干扰，一般可以通过扩频技术来提高短波通信的抗电台干扰能力；大气噪声是因为大气中雷电、沙尘暴、暴风雨等剧烈的自然天气现象天气变化产生的电磁干扰；人为噪声主要包括人工部署的电气电子设备产生的电磁干扰，人为噪声具有突发性强的特征，并且受人类居住分布和工厂分布等相关因素影响。
无线通信中信道建模与预测
无线通信中信道建模与预测一、引言随着科技的不断发展，无线通信技术也在日新月异地进步着。
无线通信是指利用无线电波进行通信的技术。
无线通信的需求是日益增长的，而这也带来了一个新的问题，即信道建模和预测。
信道建模和预测是无线通信中的一个重要环节，其质量直接影响到无线通信系统的性能。
二、信道建模1. 信道的定义在无线通信中，信道是指无线电波在传输过程中所经历的各种环境的总和。
这些环境包括障碍物、天气等。
2. 信道建模的概念信道建模是指对无线电波在传输中经过的各种环境进行建模的过程。
通过信道建模，可以用数学模型来描述信号的传输过程，并根据这些数学模型来评估无线通信系统的性能。
3. 信道建模的分类根据信道所处的环境不同，可以将信道建模分为室内信道建模和室外信道建模两种。
室内信道建模主要应用于办公室、商场等封闭的环境中，因此信号传播主要受到墙、天花板、地板等建筑物的影响。
室外信道建模主要应用于城市、农村等开放的环境中。
由于开放的环境缺乏阻碍物，因此信号传播主要受到大气、地形等的影响。
4. 信道建模的方法在信道建模中，常用的方法有经验模型法、理论模型法和仿真法。
经验模型法是通过对实验数据的统计分析来建立数学模型，例如柯西分布、瑞利分布等。
理论模型法是基于通信信号的特性、传播介质的特性和传播路径的特性等，利用数学公式建立信道模型，例如莱斯分布、正弦波分布等。
仿真法是根据所建立的数学模型进行计算机仿真，通过计算机模拟来获取信道特性的认知。
三、信道预测1. 信道预测的定义信道预测是指对未来的信号传输环境进行预测的过程。
由于信道环境的变化会影响无线信号的传输，因此对未来信道环境的预测很重要。
2. 信道预测的方法在信道预测中，常用的方法有统计方法、神经网络方法和卡尔曼滤波方法。
统计方法是通过对历史数据的统计分析来进行预测，例如递归最小二乘法等。
神经网络方法是利用人工神经网络对历史数据进行训练，以实现信道预测。
卡尔曼滤波方法是对信道状态进行估计和预测的方法，可以较好地预测信道的未来状态。
短波信道下Turbo码性能仿真分析
短波信道下Turbo码性能仿真分析戚宗锋;李保国;雷菁【摘要】短波通信具有抗毁性好,传输距离远的优势,但同时也存在信道变化大,可用频率难以预测的缺点.短波信道的时变性、多普勒频移以及多径衰落导致其传输性能不稳定,信道编码是对抗信道衰落的一种重要技术,将编码增益极高的Turbo码引入到短波数字通信中,可大大提高短波通信的可靠性.基于Watterson短波信道模型,仿真了典型短波信道下Turbo码的性能,得出了一系列量化性能指标,对实际工程应用具有一定的指导意义.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2015(048)005【总页数】5页(P519-523)【关键词】短波;信道;Turbo码;仿真【作者】戚宗锋;李保国;雷菁【作者单位】电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室,河南洛阳471003;国防科技大学电子科学与工程学院,湖南长沙410073;国防科技大学电子科学与工程学院,湖南长沙410073【正文语种】中文短波通信的频率范围为3 MHz～30 MHz，主要利用天波经电离层反射后，无需建立中继站即可实现远距离通信。
由于电离层的不可摧毁特性，短波通信始终是军事指挥的重要手段之一。
短波通信的天波传播因受电离层变化和多径传播的影响而极不稳定，信号传输多径现象严重，延迟大，多普勒频移大，衰落严重，获得可靠的通信质量一直是短波通信追求的目标。
为对抗短波通信信道的衰落特性，可以采用分集接收、信道均衡以及信道编码技术。
在各种信道编码技术中，Turbo码是性能及其出众的一种，精心设计的Turbo码可以达到接近香农限的性能。
Turbo码在各种标准中得到了广泛的应用，如WCDMA等。
一些研究人员研究了Turbo码在短波通信中的应用。
文献[1]设计了一种短波调制解调器，采用Turbo码代替传统的卷积码，在AWGN信道下可以带来1dB的性能增益，而在短波测试信道下可以带来2dB的增益，短波信道采用的是CCIR good测试模型。
无线电通信中的信道编码技术
无线电通信中的信道编码技术无线电通信是现代社会中不可或缺的通信方式，涵盖了手机和网络等众多领域。
因为空气介质的复杂性，无线信号在传输过程中会受到各种干扰和衰减。
为了提高通信的可靠性和效率，信道编码技术应运而生。
在这篇文章中，我们将深入探讨无线电通信中的信道编码技术。
一、信道编码的基本概念在无线电通信中，信道编码是一种将数据转换为带有冗余信息的编码形式，以提高数据传输的可靠性的技术。
信道编码通过给源数据添加冗余信息来增强信道传输的可靠性和鲁棒性，减少干扰和误码率，提高传输效率。
二、信道编码的作用正如前面提到的，无线电信号在传输过程中会受到各种干扰和衰减，导致数据传输的可靠性和鲁棒性降低。
信道编码就是为了提高数据在信道中传输的可靠性。
与没有信道编码的传输相比，信道编码可以减小误码率和产生更少的错误数据。
而这些错误数据会影响信号的质量，导致通信的终止或不正常结束。
信道编码还可以提高数据传输的效率。
在传输相同的信息的情况下，通过采用信道编码技术，可以带宽更低的情况下传输更多的信息，从而提高效率。
三、无线通信中常用的信道编码技术目前，无线电通信中常用的信道编码技术有卷积码和线性分组码（LDPC）。
1. 卷积码卷积码是最早被使用的信道编码技术之一，它是由美国工程师Andrew Viterbi和James Omura于1967年发明的。
它的基本思想是：通过让每一位信息同时受到前面一定数量的位的影响，来实现信息的编码。
假设一个序列 S = s1，s2，...，sn 其中sn表示第n个符号，s1到sn就是原信息序列，每个符号对应一个带有两个输出的状态转换器，输出值为0或1。
我们可以得到一个线带形式的编码器。
编码后：原码：10010111卷积码：0010111001卷积码在传输过程中的编码和解码非常方便，由于它是一种连续的编码技术，具有对数据保真、连接性好、编码/解码器比较简单等优点，被广泛的应用在数字通信中。
2. 线性分组码（LDPC）线性分组码也是一种新的编译码方法，在信道编码技术方面已经成为一个研究热点。
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短波通信中的信道建模与信道编码
短波通信是指利用短波频段进行无线通信的技术。
短波通信具有传输距离远、
穿透性强、适应性广等优点，因此被广泛应用于广播、军事通信、应急通信以及航空航天等领域。
而在这些应用场景中，信道模型和信道编码技术是短波通信的两个关键环节。
一、信道建模
在短波通信中，信道是无线传输的媒介，它受到许多因素的影响，如传输距离、天气状况、地形地貌、其他无线信号的干扰等。
这些因素会对信号的衰减、多径传播、消失等过程产生不同程度的影响，因此需要对信道进行建模，以便更好地设计信道编码方案，提高通信质量。
目前，常见的短波信道模型主要有多径信道模型、经验信道模型和统计信道模
型等。
多径信道模型是指信号在传输过程中，由于反射、散射、绕射等现象而形成多
条路径的信道，多径信道模型分为几何、统计、物理等三种类型，不同类型的信道模型适用于不同的短波通信环境。
经验信道模型是通过实测数据来确定信道的特性，例如通过接收信号电平的变
化来得到信道的衰减系数、均方根时间延迟等参数。
统计信道模型则是通过对短波信号进行统计分析获得信道的状态，根据短波信
号的能量、时间变化特性等建立信道模型，以便对信号进行编码和解码等处理。
二、信道编码
信道编码是利用编码技术来提高短波通信中信号传输的可靠性和抗干扰能力。
常见的信道编码技术有卷积码、LDPC码、Turbo码等。
卷积码是一种基于有限状态自动机理论的编码方法，其通过将信息流转化为码流，并加入冗余比特，从而提高信道传输的可靠性。
卷积码的主要优势是码长短、编码译码速度快，但其容错性较差，缺陷在于误码率较高。
LDPC码是一种低密度奇偶校验码，其通过构造稀疏图和树状码，实现信息的
投影和恢复，并提高通信系统的抗误差性能。
相比于卷积码，LDPC码容错率更高，误码率更低，但其编码译码复杂度相对较高。
Turbo码是一种迭代编码技术，其通过将信息流分成多个子流进行编码，并采
用交织器等方法增强抗干扰性能。
Turbo码具有较高的容错性能，误码率低，但其
编码译码复杂度较高，对系统的处理能力和功耗要求也相对较高。
三、总结
短波通信中的信道建模和信道编码是关键的技术环节，其对短波通信的传输质
量和可靠性有着重要的影响。
在现实应用中，需要根据通信场景和需求进行选择和组合，以实现更好的通信效果。
未来，随着5G、物联网、数字化军事等技术的不
断发展，信道建模和信道编码技术也将会得到更加广泛和深入的应用和研究。