基于C3I系統(tǒng)的短波通信仿真建模

1 引言
短波通信是指利用波長為100~10 m的電磁波進(jìn)行無線電通信。短波通信多年來被廣泛用于政府、軍事、氣象、商業(yè)等領(lǐng)域，用以傳送語言、文字、圖像、數(shù)據(jù)等信息。尤其在軍事領(lǐng)域，短波通信始終是軍事指揮的重要手段之一。如今計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫的提出，及仿真技術(shù)的應(yīng)用，使軍事指揮自動化進(jìn)入一個新的階段。短波戰(zhàn)術(shù)平臺是指揮自動化系統(tǒng)(C3I)的一個子系統(tǒng)，該平臺充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子地圖數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)遂行通信，保障謀劃、仿生拉試預(yù)決策、通信作戰(zhàn)文書的生成。這里僅對通信仿真建模進(jìn)行討論。

2 短波信道的傳播損耗模型
短波天波通信是以電離層為媒介傳播的，電離層的密度隨晝夜、季節(jié)、太陽活動周期和經(jīng)緯度變化而變化，因此傳播損耗與時間、季節(jié)、經(jīng)緯度位置、地形等諸多實(shí)時變化因素有關(guān)。考慮到目前所能計(jì)算的損耗，電離層傳播損耗可表示為

式中，LP0是自由空間傳播損耗，La是電離層吸收損耗，Ln是多跳地面反射損耗，Yp是額外系統(tǒng)損耗。
2．1 自由空間傳播損耗
在短波信號傳播過程中，由于電波逐漸遠(yuǎn)離發(fā)射點(diǎn)，能量擴(kuò)散的面積越來越大，從而使得接收點(diǎn)的場強(qiáng)越來越小。在計(jì)算該項(xiàng)損耗時，認(rèn)為地球和電離層均是平面狀態(tài)，反射是鏡面反射，如圖1所示，其中r表示天波傳播中的射線距離：D是發(fā)射點(diǎn)A與接收點(diǎn)B 之間的大圓距離(地球表面距離)，收發(fā)兩端點(diǎn)間的地球中心夾角用a表示。

自由空間傳播損耗的計(jì)算公式：

式中，R是地球半徑，h是電離層高度，△是射線仰角。