[发明专利]一种分析接收点附近群路径空间随机性的方法

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附近群路径空间随机性的方法，属于短波通信技术领域。

(二)背景技术

在短波通信的应用中，由于受到电离层电子密度分布不均匀的影响，导致电波传输过程中存在多径效应，即电波分别沿不同的路径到达接收点。为了保证在地面一定范围内，电波群路径参数获取的唯一性，需要区分这些沿不同路径到达接收点的电波，并研究地面上不同位置处电波射线轨迹的变化，即电波群路径的空间差异性。当经电离层同一层反射的电波到达地面沿发射机-接收机径向的两个接收点间的群路径差小于接收机的群路径分辨率时，接收机无法分辨出群路径的变化，认为电波传播的轨迹无差异。若群路径差大于接收机的群路径分辨率时，此时接收机可以分辨出两接收点间电波传播路径的变化，认为电波轨迹存在差异。在群路径分辨率的基础上，找到在地面上相对应的值，便可以得到群路径的空间距离分辨率。

当前常用的预测电波参数方法主要是信道模拟的方法。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。该方法可以模拟非常广阔的地域，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、多径时延、到达角等参量)，从中便可得出群路径的精确解。通常在射线追踪的应用中采用的主要是准抛物模型(QPS)，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。