綜合通信訓練模擬系統短波信道分布式實時仿真方法

摘 要：從短波信道對信號傳輸的影響分析入手，介紹了無線電波通過媒質產生失真的原因，并對等效離散時間數學模型的結構和算法以及信道仿真的關鍵技術進行了分析與研究。針對綜合通信訓練模擬系統結構復雜、數據運算量大、實時性要求高等難題，給出了一種分布式仿真的設計方案。該方案充分利用了綜合通信訓練模擬系統中的計算機資源，實現了對傳輸信號的實時處理，能夠實時模擬短波通信信道環境。

關鍵詞：分布式仿真；短波信道模型；短波信道模擬；通信訓練

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1004373X(2008)1702503

Distributed Shortwave Channel Real-time Simulating Method for

the Integrated Communication Training Simulation System

LIU Cuihai，WANG Wenqing

(Naval Submarine Academy，Qingdao，266071，China)

Abstract：Starting with the analysis of shortwave channel′s influence upon signal transformation，the causes of radio wave′s distortion when pass through media are introduced.The structure and arithmetic of the equivalent scattering time mathematic model，still with the key technology of the channel simulation are analyzed and studied.Contraposing the difficult problems (such as the complex structure，the huge amount of data operation，the real-time requirement) of the integrated communication training simulation system，a distributed simulation project is put forward.The project takes full advantage of the computer resource of the integrated communication training simulation system and realizes the process to the transforming signal，thereby can simulate the channel environment of the shortwave communication in a real-time.

Keywords：distributed simulation;HF channel model;HF channel simulation;communication training

1 引 言

自無線電技術發明并得到廣泛應用以來，依靠電離層進行傳播的短波通信就成為遠距離無線通信的主要手段。為了有效訓練通信裝備操作人員，過去，在教學訓練單位，通常大量時間用在裝備原理的理論講解上，由于不能提供真實的訓練環境，即使花費了大量人力、精力，仍收不到良好的訓練效果。其原因是在平時的通信裝備實裝訓練中，由于缺乏發信方或收信方，特別是對于像戰術對抗、應急操作等情況更是難能達成，致使訓練只能停留在裝備面板級的開關機訓練層面。

近年來，隨著計算機技術和網絡通信技術的飛速發展，加上仿真技術的不斷成熟，為我們提供了一個解決問題的有效途徑。利用“模擬訓練”既能夠使受訓人員進行基本操作使用訓練，而且還能夠進行復雜通信環境下通信業務綜合訓練。基于此，研制了綜合通信訓練模擬系統。本文是綜合通信訓練模擬系統中關于短波通信信道實時仿真問題的討論。

2 短波信道對信號傳輸的影響分析及仿真模型

2.1 對信號傳輸的影響分析

通常情況下，無線電波通過媒質產生失真的原因有：一是媒質的色散效應，二是隨機多徑傳輸效應。根據觀察表明，短波電離層反射信道是一種時變色散信道，它具有時間、頻率和空間三種選擇性衰落，對通信系統的穩定性和可靠性有很大影響。首先，信道輸入信號由于電離層的多徑效應會引起信道時間色散，它使發射信號的幅度減小，甚至完全消失，致使通信系統接收信號在頻域上產生了頻率選擇性衰落，這是造成短波通信中出現突發錯誤的主要原因。其次，信道輸入信號由于電離層多普勒效應會引起信道頻率色散，由于各個路徑長度隨時間的變化，表現出頻率散布，使發射信號的頻率結構發生變化，相位起伏不定，致使通信系統接收信號在時域上產生了時間選擇性衰落，從而造成數據信號的錯誤接收。

2.2 信道仿真模型

通過上述分析可知，短波信道在時域和頻域都是時變的。根據對短波信道特性的統計分析，接收端接收信號的幅度服從Rayleigh分布，接收信號的相位服從(0，2π)均勻分布。假設分析只限于有限頻帶和足夠短的時間，可以認為信道基本上是穩定的，從而可以選用等效離散時間模型來表示，如圖1所示。

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