一种信道仿真模型检验方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种信道仿真模型检验方法及装置，应用于天波传播场景，所述方法包括：根据实际应用场景，对天波多跳的每一跳单独建立单跳信道衰落仿真模型，利用所有单跳信道衰落仿真模型进行信号衰落仿真，得到多跳仿真结果；将多跳仿真结果与基本传播损耗模型输出的待检验仿真结果进行对比，以对基本传播损耗模型进行校准，用于指导基本传播损耗模型的模型优化和参数调整。该方法可在成本、时间可控的情况下，准确检验天波多跳传播的信道建模仿真的有效性，在实验室条件下验证基本传输损耗模型的适用性和信号特性的差异，通过调节模型和优化模型参数从而真实模拟和重现天波多跳传播的信道特征，完成短波通信终端的性能指标综合评估和分析验证。

A channel simulation model checking method and device

【技术实现步骤摘要】
一种信道仿真模型检验方法及装置
本专利技术涉及通信
，更具体地说，涉及一种信道仿真模型检验方法及装置。
技术介绍
目前，短波通信，又称高频通信，依靠3～30MHz的电磁波进行信号传输，是被广泛应用的无线通信方式，至今仍是中远距离通信的重要手段。作为短波通信的主要传播模式，天波传播的单跳通信距离通常在2000-4000公里以内，如图1所示；要想实现超远距离的通信覆盖，需要利用多跳反射传播，如图2所示。目前短波电波传播的理论比较成熟，电波传播的场强预测模型已有多种，但这些模型大多是在基本传输损耗模型的基础上，基于特定区域和地形条件下测得的现场实测数据，经过数值统计获得的经验公式，运用到天波传播时，并未充分考虑天波传播的地理特征差异、电离层特性和气候条件等，同时也不能完全体现多跳传播中地面反射引入的多径干扰、多普勒效应等小尺度衰落影响，其所建模型仅限于理论分析阶段，和实际传播场景有区别。现有的场强预测模型虽然能够满足仿真的实时性要求，但由于每次的实际场景与使用的场强预测模型所模拟场景在地理特征、气候条件等方面的差异，导致最终仿真结果与实际场景不匹配。而目前还没有一种简单有效的检验方法，能够体现各场景下天波传播中每一跳传播对信号的传输损耗，从而检验和调整依据理论所建的基本传输损耗模型的适用性和信号特性差异。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于在成本、时间可控的情况下，准确检验天波多跳传播的信道建模仿真的有效性，在实验室条件下验证基本传输损耗模型的适用性和信号特性的差异，通过调节模型和优化模型参数从而真实模拟和重现天波多跳传播的信道特征，完成短波通信终端的性能指标综合评估和分析验证。为了实现上述目的，本专利技术提供如下的技术方案：本专利技术实施例提供一种信道仿真模型检验方法，应用于天波传播场景，包括：确定天波传播的传播模式，所述传播模式包括单跳传播和多跳传播；在确定出所述传播模式为多跳传播时，根据发射仰角确定跳数和每一跳的反射位置；根据实际应用场景、跳数和每一跳的反射位置，对每一跳单独建立单跳信道衰落仿真模型；利用所建立的所有单跳信道衰落仿真模型对仿真输入信号进行信号衰落仿真，得到多跳仿真结果，其中，前一跳的单跳信道衰落仿真模型的输出结果作为后一跳的单跳信道衰落仿真模型的输入；将所述仿真输入信号输入基本传播损耗模型，得到待检验仿真结果；将所述多跳仿真结果与所述待检验仿真结果进行对比，以对所述基本传播损耗模型进行校准。可选的，在本专利技术实施例的一种具体实施方式中，所述确定天波传播的传播模式，包括：根据收发端的经纬度确定总地表大圆距离；当所述总地表大圆距离大于4000km时，所述传播模式为多跳传播；当所述总地表大圆距离小于2000km时，所述传播模式为单跳传播；当所述总地表大圆距离介于2000km至4000km之间时，根据实际应用场景确定所述传播模式。可选的，在本专利技术实施例的一种具体实施方式中，根据发射仰角确定跳数和每一跳的反射位置，包括：根据F2层平均反射高度查表得到相应的电离层反射高度；根据所述电离层反射高度和所述发射仰角，确定电离层反射位置和地面反射位置；依据所述电离层反射位置和所述地面反射位置确定每一跳地表大圆距离；根据所述总地表大圆距离和所述每一跳地表大圆距离确定跳数。可选的，在本专利技术实施例的一种具体实施方式中，所述根据实际应用场景、跳数和每一跳的反射位置，对每一跳单独建立单跳信道衰落仿真模型，包括：若反射位置在电离层，根据电离层吸收损耗模型和电离层反射信道的小尺度衰落模型，建立相应的单跳信道衰落仿真模型；每一跳的电离层吸收损耗模型根据如下公式建立：其中，La为电离层吸收损耗，n为跳数；θ0为100km高度处的入射角；f为所述仿真输入信号的频率；fH为100km高度处的磁旋谐振频率的平均值；I为吸收系数，依据吸收系数列线图确定。可选的，在本专利技术实施例的一种具体实施方式中，所述根据实际应用场景、跳数和每一跳的反射位置，对每一跳单独建立单跳信道衰落仿真模型，还包括：若反射位置在地面，进一步判断反射点类别，所述反射点类别包括陆地和海平面；若所述反射点类别为陆地，则根据陆地反射影响因素、地表面反射信道建模理论和小尺度衰落建模理论，建立相应的单跳信道衰落仿真模型；若所述反射点类别为海平面，则根据海平面反射影响因素、地表面反射信道建模理论和小尺度衰落建模理论，建立相应的单跳信道衰落仿真模型；其中，所述陆地反射影响因素包括地面电导率、陆地介电常数、地面反射系数、地球曲率半径、电波入射角、地面粗糙度；所述海平面反射影响因素包括海水电导率、海水介电常数、镜面反射系数、地球曲率半径、电波入射角。可选的，在本专利技术实施例的一种具体实施方式中，所述将所述多跳仿真结果与所述待检验仿真结果进行对比，以对所述基本传播损耗模型进行校准，包括：将所述多跳仿真结果和所述待检验仿真结果的统计特性参数作比对，得到差异值；若所述差异值大于预设阈值，则调整所述基本传播损耗模型的参数。可选的，在本专利技术实施例的一种具体实施方式中，所述统计特性参数包括信号的功率中值、衰落深度和速度中的一个或者多个。本专利技术实施例还提供一种信道仿真模拟检验装置，应用于天波传播场景，包括：第一确定模块：用于确定天波传播的传播模式，所述传播模式包括单跳传播和多跳传播；第二确定模块：用于在确定出所述传播模式为多跳传播时，根据发射仰角确定跳数和每一跳的反射位置；仿真模型建立模块：用于根据实际应用场景、所述跳数和每一跳的反射位置，对每一跳单独建立单跳信道衰落仿真模型；仿真结果计算模块：用于利用所建立的所有单跳信道衰落仿真模型对仿真输入信号进行信号衰落仿真，得到多跳仿真结果，其中，前一跳的单跳信道衰落仿真模型的输出结果作为后一跳单跳信道衰落仿真模型的输入；待检验仿真结果计算模块：用于将所述仿真输入信号输入基本传播损耗模型，得到待检验仿真结果；模型校准模块：用于将所述多跳仿真结果与所述待检验仿真结果进行对比，以对所述基本传播损耗模型进行校准。可选的，在本专利技术实施例的一种具体实施方式中，所述第一确定模块包括：总地表大圆距离确定单元：用于依据收发端的经纬度确定总地表大圆距离；传播模式确定单元：用于当所述地表总大圆距离大于4000km时，将所述传播模式确定为多跳传播；当所述地表总大圆距离小于2000km时，将所述传播模式确定为单跳传播；当所述总地表大圆距离介于2000km至4000km之间时，根据实际应用场景确定所述传播模式。可选的，在本专利技术实施例的一种具体实施方式中，所述第二确定模块包括：电离层反射高度确定单元：用于根据F2层平均反射高度查表得到相应的电离层反射高度；多跳传播反射位置确定单元：用于根据所述电离层反射高度和所述发射仰角，确定电离层反射位置和地面反射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信道仿真模型检验方法，应用于天波传播场景，其特征在于，包括：/n确定天波传播的传播模式，所述传播模式包括单跳传播和多跳传播；/n在确定出所述传播模式为多跳传播时，根据发射仰角确定跳数和每一跳的反射位置；/n根据实际应用场景、跳数和每一跳的反射位置，对每一跳单独建立单跳信道衰落仿真模型；/n利用所建立的所有单跳信道衰落仿真模型对仿真输入信号进行信号衰落仿真，得到多跳仿真结果，其中，前一跳的单跳信道衰落仿真模型的输出结果作为后一跳的单跳信道衰落仿真模型的输入；/n将所述仿真输入信号输入基本传播损耗模型，得到待检验仿真结果；/n将所述多跳仿真结果与所述待检验仿真结果进行对比，以对所述基本传播损耗模型进行校准。/n

【技术特征摘要】
1.一种信道仿真模型检验方法，应用于天波传播场景，其特征在于，包括：
确定天波传播的传播模式，所述传播模式包括单跳传播和多跳传播；
在确定出所述传播模式为多跳传播时，根据发射仰角确定跳数和每一跳的反射位置；
根据实际应用场景、跳数和每一跳的反射位置，对每一跳单独建立单跳信道衰落仿真模型；
利用所建立的所有单跳信道衰落仿真模型对仿真输入信号进行信号衰落仿真，得到多跳仿真结果，其中，前一跳的单跳信道衰落仿真模型的输出结果作为后一跳的单跳信道衰落仿真模型的输入；
将所述仿真输入信号输入基本传播损耗模型，得到待检验仿真结果；
将所述多跳仿真结果与所述待检验仿真结果进行对比，以对所述基本传播损耗模型进行校准。


2.根据权利要求1所述的信道仿真模型检验方法，其特征在于，所述确定天波传播的传播模式，包括：
根据收发端的经纬度确定总地表大圆距离；
当所述总地表大圆距离大于4000km时，所述传播模式为多跳传播；
当所述总地表大圆距离小于2000km时，所述传播模式为单跳传播；
当所述总地表大圆距离介于2000km至4000km之间时，根据实际应用场景确定所述传播模式。


3.根据权利要求1所述的信道仿真模型检验方法，其特征在于，根据发射仰角确定跳数和每一跳的反射位置，包括：
根据F2层平均反射高度查表得到相应的电离层反射高度；
根据所述电离层反射高度和所述发射仰角，确定电离层反射位置和地面反射位置；
依据所述电离层反射位置和所述地面反射位置确定每一跳地表大圆距离；
根据所述总地表大圆距离和所述每一跳地表大圆距离确定跳数。


4.根据权利要求1所述的信道仿真模型检验方法，其特征在于，所述根据实际应用场景、跳数和每一跳的反射位置，对每一跳单独建立单跳信道衰落仿真模型，包括：
若反射位置在电离层，根据电离层吸收损耗模型和电离层反射信道的小尺度衰落模型，建立相应的单跳信道衰落仿真模型；每一跳的电离层吸收损耗模型根据如下公式建立：



其中，La为电离层吸收损耗，n为跳数；θ0为100km高度处的入射角；f为所述仿真输入信号的频率；fH为100km高度处的磁旋谐振频率的平均值；I为吸收系数，依据吸收系数列线图确定。


5.根据权利要求1至4任一项所述的信道仿真模型检验方法，其特征在于，所述根据实际应用场景、跳数和每一跳的反射位置，对每一跳单独建立单跳信道衰落仿真模型，还包括：
若反射位置在地面，进一步判断反射点类别，所述反射点类别包括陆地和海平面；
若所述反射点类别为陆地，则根据陆地反射影响因素、地表面反射信道建模理论和小尺度衰落建模理论，建立相应的单跳信道衰落仿真模型；
若所述反射点类别为海平面，则根据海平面反射影响因素、地表面反射信道建模理论和小...

【专利技术属性】
技术研发人员：周琳，刘和欣，
申请(专利权)人：北京润科通用技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11