摘要：在短波通信技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展中，傳播路徑的損耗問題一直有待進(jìn)一步解決。此類問題的存在不僅會(huì)對(duì)短波通信造成一定程度的干擾，同時(shí)也會(huì)對(duì)短波電臺(tái)的通信造成了很大程度上的不良影響，使其在相應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域中難以發(fā)揮出理想的應(yīng)用效果。為實(shí)現(xiàn)損耗情況的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，并為其損耗問題的合理解決提供科學(xué)參考，本文特對(duì)其傳輸路徑損耗分段預(yù)測(cè)進(jìn)行分析，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)損耗的科學(xué)預(yù)測(cè)，為短波通信質(zhì)量提升奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

　　關(guān)鍵詞：短波通信 傳播路徑 傳播損耗 分段預(yù)測(cè)

　　由于短波通信環(huán)境比較復(fù)雜，加之電離層會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大干擾，所以在該技術(shù)的具體應(yīng)用中，傳輸路徑損耗問題也比較嚴(yán)重。為有效避免該類問題，一項(xiàng)關(guān)鍵措施就是做好其傳輸損耗的分段預(yù)測(cè)，包括地波段損耗、天波段損耗及通信盲區(qū)預(yù)測(cè)。這樣才可以對(duì)其在各個(gè)路徑中的傳輸損耗情況做到科學(xué)掌握，為其后續(xù)的優(yōu)化調(diào)整提供科學(xué)的參考依據(jù)。

　　1短波通信概述

　　1.1 短波通信技術(shù)

　　短波通信技術(shù)就是讓發(fā)射出去的電波從電離層經(jīng)過(guò)，然后再反射到接收設(shè)備中的一種通信技術(shù)形式。其中，短波的波長(zhǎng)為10～100m，頻率為3～30MHz，具體應(yīng)用中，為使其近距離通信優(yōu)勢(shì)得以充分發(fā)揮，通常會(huì)將其頻率控制在1.5～30MHz。

　　1.2 短波通信技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

　　在短波通信技術(shù)的具體應(yīng)用中，其主要優(yōu)勢(shì)包括以下的幾個(gè)方面。第一，短波屬于唯一無(wú)法用有源中繼體和網(wǎng)絡(luò)樞紐進(jìn)行制約的一種遠(yuǎn)程通信方式，在戰(zhàn)爭(zhēng)、災(zāi)難等情況下，即使是衛(wèi)星和網(wǎng)絡(luò)都遭到了破壞，短波通信技術(shù)依然可以正常使用[1]。第二，在一些其他信號(hào)無(wú)法覆蓋到的范圍內(nèi)，如海洋、戈壁和偏遠(yuǎn)山區(qū)等，短波通信技術(shù)依然適用。第三，相比較衛(wèi)星通信和網(wǎng)絡(luò)通信而言，短波通信不需要進(jìn)行相應(yīng)的費(fèi)用支付，所以其運(yùn)行成本也更加低廉。

　　2 短波通信信道模型建立

　　在短波通信過(guò)程中，其地波信號(hào)主要沿著地球表面進(jìn)行傳播，氣候因素不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，所以其傳播效果也較為穩(wěn)定，但是地面環(huán)境會(huì)對(duì)其傳播距離產(chǎn)生一定的限制作用;天波信號(hào)主要通過(guò)電離層反射，之后再被接收端接收，因電離層對(duì)其具有較大影響，所以其穩(wěn)定性比較差;除此之外，在天波傳輸中，其最小傳播距離叫作跳距，如果地波傳播中達(dá)到的距離最大值比這個(gè)跳距小，便會(huì)形成一段短波信號(hào)不能到達(dá)的區(qū)域，稱之為盲區(qū)[2]。

　　具體的分段損耗預(yù)測(cè)中，為了讓描述更加簡(jiǎn)便，可統(tǒng)一按照以下形式對(duì)短波通信進(jìn)行建模：

　　其中，代表統(tǒng)一短波信道;t代表傳播時(shí)間;代表總時(shí)延;N代表可分辨的多徑簇?cái)?shù)量;代表傳播路徑增益值，它是接收功率Pr與發(fā)射功率Pt之間的比值;代表信道中的各項(xiàng)衰落因子，包括損耗、多徑衰落及陰影衰落等;代表各個(gè)簇路徑中的時(shí)延。

　　如果需要對(duì)收發(fā)天線中的增益因素加以考慮，則可通過(guò)以下公式對(duì)傳播路徑增益值進(jìn)行定義：

　　其中，L代表傳播中的路徑損耗;代表發(fā)射天線增益值;代表接收天線增益值。

　　為便于表述，可將該公式改寫成以下的dB形式：

　　其中，還可以進(jìn)一步進(jìn)行分段擴(kuò)建：

　　代表地波段路徑中的傳播損耗;其主要影響因素是信號(hào)頻率以及地面環(huán)境;代表的是天波段路徑中的傳播損耗，其主要影響因素是電離層中的信號(hào)反射點(diǎn)位置。

　　3 短波通信傳輸中的路徑損耗分段預(yù)測(cè)分析

　　3.1 在地波段傳播中的損耗預(yù)測(cè)

　　在對(duì)上述模型進(jìn)行改進(jìn)之后，結(jié)合短波通信的地波傳播參數(shù)，可通過(guò)以下方式來(lái)計(jì)算地波段路徑中的短波傳播損耗：

　　其中，f代表信號(hào)頻率;代表發(fā)送天線自身的有效高度值;D代表收發(fā)電臺(tái)間大圓距離;代表接收天線高度的修正量;A代表能量衰變因子，其計(jì)算公式為：

　　其中，x代表與傳輸距離、傳輸環(huán)境具有關(guān)聯(lián)性的輔助參量。

　　另外，為實(shí)現(xiàn)短波通信適用范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大，使其達(dá)到20km及以上，則可以按照以下公式對(duì)做進(jìn)一步的修正：

　　其中，代表階躍函數(shù);代表輔助參量，其計(jì)算公式如下：

　　通過(guò)這樣的方式，便可對(duì)短波通信在地波段傳播中的損耗進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)。

　　3.2在天波段傳播中的損耗預(yù)測(cè)

　　相比較地波段而言，天波段具有較為復(fù)雜的路徑傳播損耗情況，所以在預(yù)測(cè)中需要考慮到更多方面的因素，其計(jì)算公式如下：

　　其中，代表短波在天波段中的傳播損耗;代表需要考慮到的極光以及其他形式的信號(hào)損耗因子;代表中間反射點(diǎn)位置地面反射中的消耗總和，其計(jì)算公式為：

　　其中，n代表短波信號(hào)在天波段傳播中的跳數(shù);

　　代表電離層所吸收掉的消耗，本次預(yù)測(cè)中，主要通過(guò)以下的公式來(lái)對(duì)其進(jìn)行計(jì)算：

　　其中，代表太陽(yáng)黑子數(shù)在十二個(gè)月中的平均滑動(dòng)值;i110代表110km短波信號(hào)在位置的入射角;代表太陽(yáng)天頂角，;

　　代表短波在自然空間內(nèi)的傳播損耗率，其公式如下：

　　其中，P代表短波的實(shí)際傳播路徑長(zhǎng)度，其計(jì)算公式為：

　　其中，代表仰角，其表示公式如下：

　　其中，代表地球半徑，h代表反射虛高;其具體數(shù)值需要按照短波反射點(diǎn)的具體位置來(lái)進(jìn)行確定。

　　如果按照從低到高的順序?qū)﹄婋x層進(jìn)行劃分，則可以將其分成D、E、F這3層，其中的F層又可以按照F1及F2來(lái)進(jìn)行劃分。如果短波反射點(diǎn)處于E層，h的取值是110km;如果反射點(diǎn)處于F2層，h的取值將會(huì)復(fù)雜一些，具體取值中，需要將以及之間的比值、收發(fā)電臺(tái)間大圓距離D以及跳距作為主要依據(jù)來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)。而在實(shí)際的短波天波段損耗預(yù)測(cè)中，反射點(diǎn)位置通常和E層可用頻率最高值之間具有很大的關(guān)聯(lián)性，如果短波信號(hào)頻率比E層中的MUF高，其反射點(diǎn)便處在F2層[3]。

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文章名稱： 短波通信傳播路徑損耗分段預(yù)測(cè)方法

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