[发明专利]一种基于曲边梯形的对流层散射通信随机信道建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及对流层散射信道建模方法，具体涉及一种基于曲边梯形的对流层散射通信随机信道建模方法。

背景技术

对流层里集中了大气质量的3/4和几乎全部水汽，又有强烈的垂直运动，主要的天气现象和过程都发生在这一层，受气象参数影响极为密切，这决定了利用电磁波的对流层散射传播建立的对流层散射通信信道是一种多径、衰落典型的变参信道。散射信道是一种复杂的变参信道，这一特性使得散射通信链路架设前期的传播可靠度预测显得尤为重要，而散射通信传播可靠度的预测相比微波、卫星等也要复杂得多。由于散射通信与气象条件、地形和地貌等密切相关，其传输损耗不仅是通信距离和工作频率等因素的函数，更是散射体高度、散射角、地区和季节等许多因素的函数。

在对流层散射通信中，电磁波束的损耗不仅来源于传输距离，信号频率，散射角度等传播路径中的因素。当电磁波射入某散射体时，其出射时的能量也决定于入射角度与出射角度的关系和散射体的电介质参数。目前使用范围最广的湍流非相干散射理论提出，对流层散射使原来朝一个方向传播的电波在其他方向上也有能量传播，而分散的角度越大，能量就越小。

目前工程上常用ITU-R617和NBS-101两种方法对散射通信链路传输损耗进行预计，继而指导散射站型设计。在ITU-R617和NBS-101中均采用等效地球的信道空域分析方法。等效地球的方法指出，在近地表面大气中，可认为大气折射指数随高度均匀变化，在这种情况下，电波射线曲率为固定常数。在等效地球之上，除电波射线变为直线外，天线仰角、端点高度和地面距离等都不变。两者的区别在于，ITU-R617中所采用的气候参数更为精确，计算方便；而NBS-101对信号频域的衰减给出了更为完备的计算公式，但计算十分繁琐。

由于对流层多变的气候特性，同时也为了便于分析，本发明将湍流非相干散射理论与几何随机分布理论相结合，将对流层建模为多条平行可微的曲线，从而构建以曲边梯形为几何结构的信道模型，并根据电磁波经过散射体时，入射角度与出射角度的关系与散射体的电介质参数结合，将电磁波经过散射体后的能量损耗量化，从而得到一种基于曲边梯形的对流层散射通信随机信道建模方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于曲边梯形的对流层散射随机信道建模方法。本方法是针对对流层散射通信中，电磁波束与散射体碰撞时产生的能量损耗，将湍流非相干散射理论与几何随机分布理论相结合，从而得到的一种对流层散射随机信道建模方法。

本发明的技术方案是：

一种基于曲边梯形对流层散射随机的信道建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将对流层建模为多条平行可微的曲线，从而构建以曲边梯形为几何结构的信道参考模型；

步骤2，计算信道的空域链路总长度；D^qp为链路的总长度，其表达式为：

Dpq=DTpq+DRpq+Σp=1P-1dpq,]]>

其中:

为发射端到达散射体的距离；

为散射体到接收端的距离；

p表示电磁波束经过散射次数，q表示由远及近的路径；

P描述电磁波束从发射端到接收端所经历的最大散射次数；

d^pq为电磁波束在散射体间传播的距离，其满足如下表达式：