通信技术
数字执本与成用
浅析无线信道特性及对潜艇目指数据传输的影响
马新1刘翠海2马文骄2.3梁璐2(1.海军北海舰队山东青岛266071;
2.海军潜艇学院山东青岛266042;3.91040部队山东青岛266000）
摘要：未来海战场中，潜艇日指数据传输的可靠性直接制约着潜艇战斗力的发择。日指数据在实际信道传输过程中，受干扰等因素的影响，会致使潜艇收到日标指示数据的概率降低或收到的数据误码率大幅提高。本文主要分析了数据链通信信道传输特性，同时简单介绍了无线信道特性对日指数据传输可靠性的影响，为进一步深入研究无线信道特性对数据传输可靠性的影响奠定了基础。
关键词：数据通信无线信道数据链
中图分类号：TN929 1引言
文献标识码:A
未来海战场上，相比较难以长期部署在远海重要航线的水面舰艇，潜艇实施远程精确打击优势凸显，具有威慢与实战的双重效果，一直备受各军事大国的重视。美俄等国已在逐步发展潜艇远程精确打击武器系统和信息系统，并对其作战使用开展了研究，依赖远程目标指示实施超视距导弹攻击的潜艇对目指数据传输的可靠性提出了越来越高的要求。目指数据在实际信道传输过程中，不仅存在信号的衰减，还会受到敌方有意的干扰、宇宙审空间的噪声干扰、工业干扰、电台干扰和雷电磁暴干扰等因素的影响，致使潜艇收到目标指示数据的概率降低或收到的数据误码率大幅提高。本文主要对潜艇目指数据传输流程所经历的无线信道特性进行了分析，为进一步
深人研究无线信道特性对数据传输可靠性的影响奠定了基础。 2潜艇目标指示数据传输的无线信道特性
信道是指各类信号从发射端发送出去后，在到达接收端之前经历的所有路径。其中，若传输的是无线信号，那么电磁波在空间中传播所经历的路径，我们称之为无线信道。潜艇目指数据从发送端产生后通过信源编码、信号调制和变频等转化成射频信号后进人无线信道，以电磁波的形式传播，经过无线信道到达潜艇接收端，在接收端通过与发送端相反的过程得到原始数据，无线信道传输信息的优势在于传播的开放性，信道的抗毁性，接收的灵活性以及用户的随机移动性，然而无线信道是时变和衰落信道，受地形地貌、气候条件、人工障碍物，通信距离和干扰等很多固素影响存在不稳定性。无线信道与有线信道的区别在于有线信道是可见的，它按照一定的路径进行传播，而无线信道却不可见，在发射端与接收端之间存在许多条不同的路径如直射路径、反射路径、散射路径，绕射路径以及它们的随机组合，多径传播且传环境非常复杂。无线信道性能的优劣直接决定着潜艇目指数据传输的可靠性。因此，对无线信道的特性进行分析十分重要。
2.1短波信道的特性分析
国际无线电咨询委员会(CCIR)将利用波长为10~100m(频率为3~30MHz)的电磁波进行的无线电通信称为短波通信或高频通信。在实际应用中，中波的高频段(1.5~3MHz)也被划归到短波波段中，因此短波通信所使用的段通常扩展到1.5~30MHz。由于短波通信设备简单、造价较低、信道抗毁性强，较小发射功率即可迅速建立通信且灵活机动，所以一直以来都是远距离军事通信的重要手段之一
短波通信可以和长、中波一样靠地波传播，但主要利用天波通过电离层反射实现数千乃至上万公里的远距离通信。所以这里主要分析短波天波信道的传输特性。由于电离层信道存在不稳定性，信道参数不断变化，因此短波天波信道作为变参信道，要考患信号通收稿日期：20150714
文章编号：1007-9416(2015)08-0056-02
过信道时产生的多径时延、衰落、多普勒展宽和频移等。下面从电离层的结构、特性以及变化规律对短波天波信道的传输特性进行分析，
2.1.1多接时
电离层由围绕地球不同高度的四个导电层构成，各层随空间和时间的不同呈现出不同的特性，地面对电波也有反射作用，再加上收，发天线具有一定波束宽度，这使得发射端发射的电波可以通过不同的传插路径到接收端，即多径传插现象，不同的传播路径具有不同的长度，信号到达接收端所需的时间也各不相同，即各路径对电波的时延存在差别。我们把多径间的最大时延差，称为多径时延。
2.1.2家#
在短波通信中，接收信号强度随机起伏，这种现象称为衰落。引起衰落的主要原因有多径干涉、吸收变化、极化变化。
(1)干涉衰落。信号由多径传播到达接收端，各路径分量之间存在相位差，同相叠加则接收信号增强，相反相位抵消则接收信号减弱，所以合成的信号幅度发生随机起伏，这种由多径信号在接收端的干涉造成的衰落就是干涉衰落，干涉衰落是快衰落，具有明显的频率选择性。
(2)吸收衰落，吸收衰落是由于电离层D层衰减特性的慢变化所导致的，变化周期比较长，属于慢衰落，这种衰落对短波整个频段的影响程度相同。
(3)极化衰落。发射到电离层的线极化波经电离层反射，在地磁场作用下，到达接收端变为椭圆极化波，随着传播路径上电子密度的随机变化，长轴的大小及方向也不断变化。如果使用垂直天线来接收信号，圆长轴方向接近垂线会使信号的强度变得最大，反之，长轴方向接近水平时信号的强度则变得很小，极化衰落就是这样产生的。
2.1.3多普展宽和多普勃频移
(1)多普勤展宽，假如发送一个单频赖等幅正弦波，在多普勒效应影响下，接收端信号的频谱不再是一根谱线，由于产生畸变会占有一定带宽，这种现象通常用“多普勒展宽“来表征，从而定量描述多普勒效应对信号频谱展宽的影响。短波信道中，电离层参数变化比较缓慢，多普勒展宽一般不超过2赫兹，但在太阳黑子活动较强时可达十几赫兹。
(2)多普勒频移。在短波天波信道中，引起接收信号相位起伏的原因除多径效应外，还有电离层的快速运动和反射层高度的快速变化。从物理层面看，电离层的不规则运动所引起的相位起伏，反映在赖率上就是多普勒频移。多普勤赖移在日出和目落时数值较大，且其均值日出时为正，日落时为负，平静时为零，分布特性近似正态分布，
2.1.4感声和干托