甚低频通信信道建模与仿真

甚低频通信受环境因素影响,其信道参数存在明显的时、空、频三维不均匀性,导致甚低频发信台对广阔的通信海区并不能满足在时间和空间上的无缝覆盖,易造成对潜指挥不畅。利用甚低频电波传播的可预测性,应用波导模式理论建立甚低频信道模型,对其信号场强进行预测,并进行了计算机仿真,仿真结果与实测数据吻合较好,表明利用该模型可实现通信效果的精确预报,从而提高对潜通信的效能。     

卷积码和Turb0码在甚低频通信系统中的应用研究

甚低频通信具有传播稳定、损耗较小的特点,在对潜通信、远洋通信、导航等方面得到广泛应用。但是在甚低频传播信道中存在传播距离远信号衰减大、大气噪声干扰强烈等问题,这些问题导致了接收机收信误码率比较高,降低了系统整体性能。高性能信道编码的使用可以提高系统整体性能。通过对卷积码和Turbo码的基本原理介绍,并结合甚低频信道特点在MATLAB中设定参数进行仿真,证明了Turbo码在与卷积码复杂度相差不大甚至小于卷积码的情况下,有更好的性能。     

大气噪声对甚低频通信系统干扰仿真分析

甚低频通信又称为长波通信,具有传播距离远,水下传播,传播信号稳定、衰减小等特点,大气噪声会对甚低频通信系统产生严重影响,结合大气噪声经典模型和CCIR 322报告中多年的测量结果,对大气噪声干扰下的甚低频通信系统进行仿真,得出在不同强度的大气噪声干扰下,甚低频通信系统的误码率,验证了大气噪声中的主要为脉冲噪声对甚低频通信系统产生严重影响。     

卫星广播通信中的雨衰减研究及抗衰落策略

本文介绍了影响I0GHz以上频段卫星广播通信系统面临的主要电波传播问题,重点介绍了无线电气象、雨衰减统计预报、雨衰减动态特性等方面的研究进展.基于我国统计数据建立的电波环境数字地图是进行可靠电波传播效应预测的基础,新提出的雨衰减统计预报模式具有更高的预测精度,基于我国站点实测数据建立的衰落斜率预报模型更能符合我国区域的电波传播特性.文章对当前主要的抗衰落策略进行了介绍和对比.在高频段卫星广播通信系统中更合理的利用电波传播研究成果,采用合理的抗衰落策略,可以优化系统设计和资源配置、提高系统性能.     

利用MATLAB仿真甚低频通信

甚低频通信在远距离通信和水下通信中有着很重要的作用。由于甚低频传播过程中的影响因素很多,使得关于甚低频通信的工程计算比较困难,因而对甚低频的数值计算的研究很少。本文首先对甚低频在大气中传播、海水中衰减的主要影响因素进行了深入研究,然后建立甚低频通信的理论模型,加入修正因子进行仿真,并结合经验公式进行了分析,验证了该仿真模型的有效性。最后设计了该模型的计算软件。     

应用激光进行空中与水下通信

需要与水下潜艇进行联系吗?没问题,如果双方都在水下。应用激光通信系统可以方便的进行通信(只要其中一方不在干船坞中),当从飞机或卫星上发射激光脉冲信号时,通信有效性会降低。研究人员正开发一种光学自由空间技术,使其能在昏暗的深海也能进行通信。在海水中,蓝绿可见光衰减程度最小(Jerlov最小衰减窗口)。用该光在介质之间(inter—medi-um),例如从空气到水中通信的信号衰减比其它方式(如甚低频与超低频电波通信)低80dB。     

计算电离层VLF波传输特性的时域有限差分算法

在星载甚低频( VLF)通信技术中,研究甚低频信号在电离层中的传输特性具有重要意义。现有的利用时域有限差分( FDTD)算法研究电离层传输特性大多基于高频脉冲信号,且传播模型相对粗略,计算存在一定误差。为此,建立了更为精确的电离层各向异性传播模型,对常规的FDTD算法引入变步长因子,并用该算法对VLF波在电离层中的场强衰减进行了数值计算,研究了昼夜变化及频率对其传输特性的影响。仿真结果与卫星实测数据对比表明：与常规的FDTD算法以及全波分析方法相比,引入变步长因子的FDTD算法精度更高;在VLF频段,降低频率有利于电磁波穿透电离层,且白天的衰减明显大于夜间;VLF波在射入电离层并穿透D层时衰减严重(30~40 dB),约为F1层中衰减的3倍。     

级联码与交织技术在甚低频对潜通信中的性能研究

论述了在甚低频对潜通信系统中为提高系统可靠性而采用的级联码和信道交织技术,对级联编码方案在甚低频对潜通信模型中的性能和交织器对纠错性能的影响进行了分析,并给出了计算机仿真结果和硬件设计方案,证明了级联编码和信道交织技术对甚低频对潜通信系统的纠错性能有较大改善。     

无线电气象学研究进展与展望(特邀文章)

气象条件会导致无线电信号折射、衰减和超视距传播等电波传播效应.无线电气象学是研究气象环境特性及其对电波传播影响机理的一门交叉学科,是电波传播研究的重要领域.无线电气象学随着电波传播、气象和相关信息技术的发展而不断取得新的研究进展,为电波传播的更可靠预测和无线电系统的应用提供了可靠的数据和机理支撑.本文对全球数字地图、无线电参数遥感和短期预报等方面的研究进展进行了综合论述,并对无线电气象相关方向的发展给予了展望.     

电波传播抛物方程模型在航空通信中的应用

针对航空通信中电波传播损耗预测需要满足精确性、实时性及复杂环境适应性的要求,在分析电波传播损耗对航空通信系统作用范围的影响基础上,采用抛物方程模型研究了航空通信中电波在空间区域的传播特性。该模型利用分步傅里叶算法实现快速求解,采用边界平移法处理复杂地形边界,并通过非均匀网格技术提高空间任意一点的场强计算精度,从而改善了复杂环境下电波传播损耗预测的精确性和实时性。将该模型应用于真实地形环境下的航空通信仿真算例中,仿真结果表明：该模型能有效预测复杂环境下电波的传播损耗,评估在正常通信条件下飞行器的飞行范围、最大飞行距离以及最低飞行高度等性能。     

激光通信及其在潜艇通信中的应用

概述了激光通信的发展现状,分析了长波对潜通讯方式及存在的问题,指出ELF和VLF潜艇通信系统在潜艇安全深度与信息传输速度方面存在着矛盾.分析了蓝绿激光对潜通信的特点及实现方案,我国在此方面已取得了可喜的进展.     

基于激光潜艇通信的光信道综述

激光对潜通信系统能够以较快的速率发送信号到一定的深度海水,该通信系统在对潜通信中有着重要作用。通过对激光对潜通信的研究背景、国内外研究现状以及研究方法的分析,以及海水信道光学特性的研究,说明了研究激光对潜通信上行信道的必要性,特别是对海水-空气界面的模拟仿真。并认为以蓝绿激光通信系统为主,甚低频(VLF)和极低频(ELF)系统为辅的通信系统是未来激光对潜通信的主要发展方向。     

Leaky Waveguide for Train-to-Wayside Communication-Based Train Control

In guided urban automated transportation systems, the maintenance of a high-quality broadband train-to-wayside communication at all locations along the track poses a major problem. Several techniques are currently used. However, to achieve sufficient rates, a communication frequency range of 2–6 GHz is widely in use. At these frequencies, the natural propagation in tunnels usually works efficiently, but the communication through a leaky waveguide that is continuously laid along the track has several advantages. Over the required communication ranges of several hundred meters, between stations, such waveguides provide low longitudinal attenuation and remain of reasonable size. They also provide predictable communication ranges that could offer significant advantages over the natural propagation approach. This paper will theoretically and experimentally describe such a technical solution. Using ray-optical modeling of the radio propagation in a railway-type tunnel, the radiation characteristics of such a system will be evaluated. At the same operating frequencies, it will be compared with a conventional base solution using antennas separated a few hundred meters apart. An example of a recently operational implemented system will be presented.      

The Omega navigation system--An overview

The Omega worldwide VLF radio navigation system is discussed. Following a brief historical perspective, the current and projected system configurations are described with emphasis on the operational characteristics of transmitting station equipment. The Omega positionfixing process is examined and the available user equipment is reviewed. The characteristics of VLF radio wave propagation, which have a significant impact on Omega navigation accuracy, are discussed. Finally, the various elements of the Omega user community are described along with the likely nature of future increased applications of the Omega navigation system.     

无线局域网信道特性的研究

无线信道是整个现代数字无线移动通信研究的基础,从电磁波传播方式、无线信道对传输信号的影响以及等效低通信道的时变冲激响应等几个方面对无线信道的特性进行了研究。结果表明,信号通过无线信道传播时,会产生各种形式的衰落,衰落对无线移动通信系统传输性能的影响是很大的,在实际中应设法消除。     

近场无线电通信多普勒衰减抑制优化仿真研究

近场源无线电通信的多普勒衰减有效抑制可以提高无线电通信的质量,提高传输增益。提出一种基于主动时间反转镜的近场无线电通信多普勒衰减抑制算法,构建无线电通信信道模型,采用主动时间反转镜的空间聚焦特性进行多普勒衰减抑制,降低通信传输的误码率,实现算法改进。仿真结果表明,该算法随着通信距离增长,信噪比减小,多普勒衰减得到有效抑制,通信传输的失真较小。     

Results from the 19- and 28-GHz COMSTAR satellite propagation experiments at Crawford Hill

Strong interactions of radio waves with rain and ice particles in the lower atmosphere significantly affect the performance of earth-space radio links operating at frequencies above 10 GHz. Because of the uncertainties and variabilities in the microstructures of weather phenomena, direct measurements of the effects of rain and ice on radio propagation are needed for the economic design of reliable satellite communications systems. Unique and comprehensive space-earth propagation measurements have been made at Crawford Hill, New Jersey, using the 19- and 28-GHz beacons on the COMSTAR satellites. This paper summarizes these measurements of rain attenuation, rain and ice depolarization, phase and amplitude dispersion, off-path rain-scatter coupling, angle-of-arrival variations, and cloud scintillation. These results provide empirical design data and will serve as checks on theoretical models needed for predicting communication system performance in geographical regions where measurements are not available.     

激光对潜通信系统探测信号动态范围自适应调节

文中讨论了激光对潜通信光信道各种介质对冲激光能量传递的影响,给出了能量方程和信道介质对脉冲激光能量传递的衰减值范围。研究了光电倍增管的增益变化特性,据此设计出了一种实用的激光探测信号动态范围自适应调节系统,该系统自动调节范围可达10^4,能满足激光对潜通信系统在不同天气、不同海况及不同海域等条件下的应用。