[发明专利]一种分析接收点群路径时间随机性的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及基于射线追踪技术的一种分析接收点群路径时间随机性的方法，属于短波通信技术领域。

(二)背景技术

短波通信是当前远距离通信的主要方式，其频率范围是3-30MHz，主要依靠电离层反射进行传播。在短波传播过程中，电离层的电子浓度对其工作频率影响很大，浓度高时反射的频率高，浓度低时反射的频率低。由于电离层的高度和电子浓度随地区、季节、时间、太阳黑子活动等因素的变化而变化，具有一定的随机性。因此，在接收点接收到的电波参数也会随着电离层状态的变化而产生相应的改变，如群路径、时延、覆盖范围等会随着时间发生改变。为了能够提高短波通信的可靠性，需要对不同时间、不同地点接收到的电波之间的相关性进行分析和研究。

当前常用的分析电波时间相关性的方法主要是基于实验测试，实验测试需要在实际电离层链路上进行，并且电离层的基本特性会随时间、季节等自然因素发生变化，需要多次测量才能得到精确解，使得实验测试的方法成本非常高，因此在一般条件下，通常选用信道模拟的方法。信道模拟方法是指通过对信道特性进行理论分析，建立信道模型，在实验室环境下进行与实际信道类似的模拟，它可以很容易地制造各种典型信道特性环境和电磁环境，能够模拟的地域非常广阔，不受气候条件限制，可以随时进行多次重复实验，而且测试费用少，可以缩短通信设备的研制周期。在各种典型短波信道模型中，沃特森模型(Watterson model)由于大多数情况下能够模拟短波信道的特性，且复杂度低，而被国际无线电咨询委员会(CCIR)推荐并广泛使用。但该模型的局限性在于精度不高，需要使用者对特定区域的电离层和地磁特性有一定的预判和了解，操作起来很不方便，并且仅能够实现对典型环境的模拟，普适性不高。

利用射线追踪技术来预测短波通信应用中的一些特性参数，只要利用的模型能够最大程度的贴近实际，便可以与实际情况吻合到一个比较精确的程度。射线追踪技术，是指在高频的情况下，将电磁波近似为射线，根据射线传播所在的环境条件，对电磁波轨迹进行计算。因此利用这项技术就可以计算出发射点到接收点的所有射线，并且，根据射线轨迹我们可以计算每条射线的所有基本特性(如接收点场强、时延、群路径等参量)，在仿真数据的基础上，引入相应的算法便可得到群路径的时间随机性。通常在射线追踪的应用中采用的主要是准抛物模型，该模型介绍如下：

一般采用形式简单的抛物曲线来近似该层内电子浓度随高度的变化的层称之为抛物层，其数学表达式为：

Ne=Nem[1-(h-hmYm)2](|h-hm|≤Ym)0(|h-hm|≥Ym)]]>

式中N_em为电子浓度最大值，h_m为电子浓度取最大值时所在的高度，Y_m为抛物层的半厚度。由于该数学表达式比较简单，故常被采用。