海面微波通信性能及體制分析

劉苗輝

摘 要：本章先介紹了海面低仰角數字微波通信系統的特點，其次又對海面電波多徑衰落進行了理論計算，詳細的解釋了抗衰落的方法和手段，最后又對OFDM調制體制的特點進行詳細的分析。

關鍵詞：數字微波通信 電波傳輸 多徑衰落

中圖分類號：TN925 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（c）-0251-02

1 海面微波通信系統性能分析

在衡量海面微波通信系統性能的眾多指標中，系統的中斷率是一個關鍵的指標，并且其還是與系統的鏈路電平雨量這一指標密切相關，為能夠準確的對海面微波通信系統的進行分析，我們便應先分析海面衰落對這兩大指標的影響情況，圖1為海面微波通信電波傳播的路徑。

首先我們應計算出反射點的位置，其計算公式如下：

其中，在工程上可以按照k=∞時做近似計算，即

等效地球突起高度hb為：

菲涅爾余隙hc為：

電波在反射點的一階菲涅爾半徑F1為：

在數字微波通信系統中，電波的傳輸路徑實際上就是視距，K的取值有三種情況，但無論哪種情況其都是要滿足余隙標準的，當K=∞時，傳輸的余隙就是最大的，此時電波的反射情況也最嚴重，那么我們就應考慮到信號衰落對通信系統的影響；而當K=Kmin時，傳輸的余隙就是最小的，那么只需要保證電波的繞射損耗不會對系統造成太大影響就可以了，如果以上要求未得到滿足，那么就應及時的采取縮短通信距離以及調整天線高度等方法。

2 海面低仰角數字微波通信系統的體制

2.1 系統的工作頻率

一般情況下，主要有以下兩個方面的因素會對系統所選擇的工作頻率產生影響，其一是系統的作用距離，另一個因素則是電波的衰落特性和傳輸路徑對電波的傳輸損耗，在海面低仰角微波通信系統中，海面大氣中的很多因素對會對通信系統的運行產生影響，如氧分子、離子、鹽霧、電子以及水蒸汽等。在對電波在海面上的傳輸特性進行研究時，我們發現這些的影響效果是會隨著通信仰角的降低或是通信頻率的上升而增加的，并且多徑衰落的現象也會隨之出現。在通信頻率不斷上升的情況下，多徑衰落會按照1.3倍的指數關系增加，所以，系統不建議選擇過高的工作頻率。而同時微波通信又是屬于視距通信的，在通信兩端的天線高度已經是固定的情況下，菲涅爾余隙就成為了影響系統作用距離的最主要因素，因此，在提高了系統工作頻率時，電波的菲涅爾半徑就會適當的減小，那么我們所設計的天線的尺寸以及通信設備的尺寸就也可以小一些，這樣就可以最大限度的降低電波的繞射損耗，系統的通信距離也會得到大幅度的提升。在海面低仰角微波通信系統的實際工作過程中，要想選擇最為合適的工作頻率，我們還應充分的考慮到系統的鏈路電平雨量以及通信距離等因素。

2.2 系統的調制體制

在選擇海面低仰角微波通信系統的的調制方式時，以下幾項內容是我們必須要考慮到的：第一，系統必須能夠適應海上多變而惡劣的傳輸環境；第二，系統應具備較強的抗干擾能力；第三，系統應具備較低的解調門限，從而確保系統的鏈路電平余量得到一定提升；第四，為方便高速率信號的傳輸，系統還應有較高的頻譜利用率；第五，在實際的工程上，系統應是易于實現的。在綜合的考慮到以上五大因素的情況下，我們便提出了OFDM這種正交頻分復用的調制體制，作為一種多載波的數字調制技術，其在抗碼間干擾和信道選擇性衰落能力的能力上是有著明顯的優勢的。

作為一種多載波的數字調制技術，OFDM的工作過程為先對數字信號進行編碼，之后將其調制成為射頻信號，最后在正交頻率上就會傳送出高速的信號。在噪聲等各類干擾環境中，其也可以有效的利用帶寬，同時由于正交載波技術是不受干擾的，那么在單個載波之間就是不需要保護頻帶的。OFDM調制技術主要具備以下幾個優點：（1）此技術采用了插入循環前綴的方法，這樣硬件就能夠輕易的集成，大大的降低了系統的實現難度；（2）此技術能夠同時分開1000個以上的數字信號，并且具備很強的抗窄帶干擾能力，只有很小一部分的子信道會受到干擾信號的影響。當傳輸介質上的通信特性出現變化時，OFDM也能夠及時的監控到，同時其還能夠與通信路徑傳輸數據的能力動態的適應。無論是哪一個載波存在較高的干擾脈沖或是信號衰減，OFDM都能夠準確的檢測到，同時為保證通信的成功，其還能夠采取有針對性的調制措施；（3）在OFDM這種調制技術中，已經成功的應用了信道的頻率分集，所以，如果不是特別嚴重的衰落，是不需要添加時域均衡器的；（4）OFDM這種技術更加適用于衰落信道中以及多徑環境中的高速數據傳輸。當信號出現選擇性衰落時，只有落在頻帶凹陷處地子載波和它所攜帶的信息會受到影響，并不會影響其它的子載波，可見，系統具有很好的誤碼性能；（5）在應用了OFDM技術后，大大的提升了信號的利用率，并且在頻譜資源有限的環境中也能夠較好的應用。可見，在海面低仰角微波通信系統中，OFDM這種調制技術是值得進一步的推廣和應用的。

3 結語

通過以上的論述，我們對海面微波通信系統性能分析以及海面低仰角數字微波通信系統的體制兩個方面的內容進行了詳細的分析和探討。盡管本文所采用的電波平衰落公式為經驗公式，但是如果能夠有效的應用我們所研究的這種抗衰落通信體制，還是能夠充分的提高系統的抗衰落能力的，并且要想有效的解決海面低仰角微波通信系統抗信號衰落這一問題，我們可以采取合理的應用擴頻技術、系統應選擇具備較強抗外界干擾能力的調制體制以及系統應選擇合理的工作頻率等措施。

參考文獻

[1] 程芳.海上微波通信傳輸特性與衰落改善研究[J].艦船電子對抗，2011（2）.

[2] 王雷.某型對海微波通信系統抗多徑干涉方法探討[J].電子測試，2013（7）.endprint

摘 要：本章先介紹了海面低仰角數字微波通信系統的特點，其次又對海面電波多徑衰落進行了理論計算，詳細的解釋了抗衰落的方法和手段，最后又對OFDM調制體制的特點進行詳細的分析。

關鍵詞：數字微波通信 電波傳輸 多徑衰落

中圖分類號：TN925 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（c）-0251-02

1 海面微波通信系統性能分析

在衡量海面微波通信系統性能的眾多指標中，系統的中斷率是一個關鍵的指標，并且其還是與系統的鏈路電平雨量這一指標密切相關，為能夠準確的對海面微波通信系統的進行分析，我們便應先分析海面衰落對這兩大指標的影響情況，圖1為海面微波通信電波傳播的路徑。

首先我們應計算出反射點的位置，其計算公式如下：

其中，在工程上可以按照k=∞時做近似計算，即

等效地球突起高度hb為：

菲涅爾余隙hc為：

電波在反射點的一階菲涅爾半徑F1為：

在數字微波通信系統中，電波的傳輸路徑實際上就是視距，K的取值有三種情況，但無論哪種情況其都是要滿足余隙標準的，當K=∞時，傳輸的余隙就是最大的，此時電波的反射情況也最嚴重，那么我們就應考慮到信號衰落對通信系統的影響；而當K=Kmin時，傳輸的余隙就是最小的，那么只需要保證電波的繞射損耗不會對系統造成太大影響就可以了，如果以上要求未得到滿足，那么就應及時的采取縮短通信距離以及調整天線高度等方法。

2 海面低仰角數字微波通信系統的體制

2.1 系統的工作頻率

一般情況下，主要有以下兩個方面的因素會對系統所選擇的工作頻率產生影響，其一是系統的作用距離，另一個因素則是電波的衰落特性和傳輸路徑對電波的傳輸損耗，在海面低仰角微波通信系統中，海面大氣中的很多因素對會對通信系統的運行產生影響，如氧分子、離子、鹽霧、電子以及水蒸汽等。在對電波在海面上的傳輸特性進行研究時，我們發現這些的影響效果是會隨著通信仰角的降低或是通信頻率的上升而增加的，并且多徑衰落的現象也會隨之出現。在通信頻率不斷上升的情況下，多徑衰落會按照1.3倍的指數關系增加，所以，系統不建議選擇過高的工作頻率。而同時微波通信又是屬于視距通信的，在通信兩端的天線高度已經是固定的情況下，菲涅爾余隙就成為了影響系統作用距離的最主要因素，因此，在提高了系統工作頻率時，電波的菲涅爾半徑就會適當的減小，那么我們所設計的天線的尺寸以及通信設備的尺寸就也可以小一些，這樣就可以最大限度的降低電波的繞射損耗，系統的通信距離也會得到大幅度的提升。在海面低仰角微波通信系統的實際工作過程中，要想選擇最為合適的工作頻率，我們還應充分的考慮到系統的鏈路電平雨量以及通信距離等因素。

2.2 系統的調制體制

在選擇海面低仰角微波通信系統的的調制方式時，以下幾項內容是我們必須要考慮到的：第一，系統必須能夠適應海上多變而惡劣的傳輸環境；第二，系統應具備較強的抗干擾能力；第三，系統應具備較低的解調門限，從而確保系統的鏈路電平余量得到一定提升；第四，為方便高速率信號的傳輸，系統還應有較高的頻譜利用率；第五，在實際的工程上，系統應是易于實現的。在綜合的考慮到以上五大因素的情況下，我們便提出了OFDM這種正交頻分復用的調制體制，作為一種多載波的數字調制技術，其在抗碼間干擾和信道選擇性衰落能力的能力上是有著明顯的優勢的。

作為一種多載波的數字調制技術，OFDM的工作過程為先對數字信號進行編碼，之后將其調制成為射頻信號，最后在正交頻率上就會傳送出高速的信號。在噪聲等各類干擾環境中，其也可以有效的利用帶寬，同時由于正交載波技術是不受干擾的，那么在單個載波之間就是不需要保護頻帶的。OFDM調制技術主要具備以下幾個優點：（1）此技術采用了插入循環前綴的方法，這樣硬件就能夠輕易的集成，大大的降低了系統的實現難度；（2）此技術能夠同時分開1000個以上的數字信號，并且具備很強的抗窄帶干擾能力，只有很小一部分的子信道會受到干擾信號的影響。當傳輸介質上的通信特性出現變化時，OFDM也能夠及時的監控到，同時其還能夠與通信路徑傳輸數據的能力動態的適應。無論是哪一個載波存在較高的干擾脈沖或是信號衰減，OFDM都能夠準確的檢測到，同時為保證通信的成功，其還能夠采取有針對性的調制措施；（3）在OFDM這種調制技術中，已經成功的應用了信道的頻率分集，所以，如果不是特別嚴重的衰落，是不需要添加時域均衡器的；（4）OFDM這種技術更加適用于衰落信道中以及多徑環境中的高速數據傳輸。當信號出現選擇性衰落時，只有落在頻帶凹陷處地子載波和它所攜帶的信息會受到影響，并不會影響其它的子載波，可見，系統具有很好的誤碼性能；（5）在應用了OFDM技術后，大大的提升了信號的利用率，并且在頻譜資源有限的環境中也能夠較好的應用。可見，在海面低仰角微波通信系統中，OFDM這種調制技術是值得進一步的推廣和應用的。

3 結語

通過以上的論述，我們對海面微波通信系統性能分析以及海面低仰角數字微波通信系統的體制兩個方面的內容進行了詳細的分析和探討。盡管本文所采用的電波平衰落公式為經驗公式，但是如果能夠有效的應用我們所研究的這種抗衰落通信體制，還是能夠充分的提高系統的抗衰落能力的，并且要想有效的解決海面低仰角微波通信系統抗信號衰落這一問題，我們可以采取合理的應用擴頻技術、系統應選擇具備較強抗外界干擾能力的調制體制以及系統應選擇合理的工作頻率等措施。

參考文獻

[1] 程芳.海上微波通信傳輸特性與衰落改善研究[J].艦船電子對抗，2011（2）.

[2] 王雷.某型對海微波通信系統抗多徑干涉方法探討[J].電子測試，2013（7）.endprint

摘 要：本章先介紹了海面低仰角數字微波通信系統的特點，其次又對海面電波多徑衰落進行了理論計算，詳細的解釋了抗衰落的方法和手段，最后又對OFDM調制體制的特點進行詳細的分析。

關鍵詞：數字微波通信 電波傳輸 多徑衰落

中圖分類號：TN925 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（c）-0251-02

1 海面微波通信系統性能分析

在衡量海面微波通信系統性能的眾多指標中，系統的中斷率是一個關鍵的指標，并且其還是與系統的鏈路電平雨量這一指標密切相關，為能夠準確的對海面微波通信系統的進行分析，我們便應先分析海面衰落對這兩大指標的影響情況，圖1為海面微波通信電波傳播的路徑。

首先我們應計算出反射點的位置，其計算公式如下：

其中，在工程上可以按照k=∞時做近似計算，即

等效地球突起高度hb為：

菲涅爾余隙hc為：

電波在反射點的一階菲涅爾半徑F1為：

在數字微波通信系統中，電波的傳輸路徑實際上就是視距，K的取值有三種情況，但無論哪種情況其都是要滿足余隙標準的，當K=∞時，傳輸的余隙就是最大的，此時電波的反射情況也最嚴重，那么我們就應考慮到信號衰落對通信系統的影響；而當K=Kmin時，傳輸的余隙就是最小的，那么只需要保證電波的繞射損耗不會對系統造成太大影響就可以了，如果以上要求未得到滿足，那么就應及時的采取縮短通信距離以及調整天線高度等方法。

2 海面低仰角數字微波通信系統的體制

2.1 系統的工作頻率

一般情況下，主要有以下兩個方面的因素會對系統所選擇的工作頻率產生影響，其一是系統的作用距離，另一個因素則是電波的衰落特性和傳輸路徑對電波的傳輸損耗，在海面低仰角微波通信系統中，海面大氣中的很多因素對會對通信系統的運行產生影響，如氧分子、離子、鹽霧、電子以及水蒸汽等。在對電波在海面上的傳輸特性進行研究時，我們發現這些的影響效果是會隨著通信仰角的降低或是通信頻率的上升而增加的，并且多徑衰落的現象也會隨之出現。在通信頻率不斷上升的情況下，多徑衰落會按照1.3倍的指數關系增加，所以，系統不建議選擇過高的工作頻率。而同時微波通信又是屬于視距通信的，在通信兩端的天線高度已經是固定的情況下，菲涅爾余隙就成為了影響系統作用距離的最主要因素，因此，在提高了系統工作頻率時，電波的菲涅爾半徑就會適當的減小，那么我們所設計的天線的尺寸以及通信設備的尺寸就也可以小一些，這樣就可以最大限度的降低電波的繞射損耗，系統的通信距離也會得到大幅度的提升。在海面低仰角微波通信系統的實際工作過程中，要想選擇最為合適的工作頻率，我們還應充分的考慮到系統的鏈路電平雨量以及通信距離等因素。

2.2 系統的調制體制

在選擇海面低仰角微波通信系統的的調制方式時，以下幾項內容是我們必須要考慮到的：第一，系統必須能夠適應海上多變而惡劣的傳輸環境；第二，系統應具備較強的抗干擾能力；第三，系統應具備較低的解調門限，從而確保系統的鏈路電平余量得到一定提升；第四，為方便高速率信號的傳輸，系統還應有較高的頻譜利用率；第五，在實際的工程上，系統應是易于實現的。在綜合的考慮到以上五大因素的情況下，我們便提出了OFDM這種正交頻分復用的調制體制，作為一種多載波的數字調制技術，其在抗碼間干擾和信道選擇性衰落能力的能力上是有著明顯的優勢的。

作為一種多載波的數字調制技術，OFDM的工作過程為先對數字信號進行編碼，之后將其調制成為射頻信號，最后在正交頻率上就會傳送出高速的信號。在噪聲等各類干擾環境中，其也可以有效的利用帶寬，同時由于正交載波技術是不受干擾的，那么在單個載波之間就是不需要保護頻帶的。OFDM調制技術主要具備以下幾個優點：（1）此技術采用了插入循環前綴的方法，這樣硬件就能夠輕易的集成，大大的降低了系統的實現難度；（2）此技術能夠同時分開1000個以上的數字信號，并且具備很強的抗窄帶干擾能力，只有很小一部分的子信道會受到干擾信號的影響。當傳輸介質上的通信特性出現變化時，OFDM也能夠及時的監控到，同時其還能夠與通信路徑傳輸數據的能力動態的適應。無論是哪一個載波存在較高的干擾脈沖或是信號衰減，OFDM都能夠準確的檢測到，同時為保證通信的成功，其還能夠采取有針對性的調制措施；（3）在OFDM這種調制技術中，已經成功的應用了信道的頻率分集，所以，如果不是特別嚴重的衰落，是不需要添加時域均衡器的；（4）OFDM這種技術更加適用于衰落信道中以及多徑環境中的高速數據傳輸。當信號出現選擇性衰落時，只有落在頻帶凹陷處地子載波和它所攜帶的信息會受到影響，并不會影響其它的子載波，可見，系統具有很好的誤碼性能；（5）在應用了OFDM技術后，大大的提升了信號的利用率，并且在頻譜資源有限的環境中也能夠較好的應用。可見，在海面低仰角微波通信系統中，OFDM這種調制技術是值得進一步的推廣和應用的。

3 結語

通過以上的論述，我們對海面微波通信系統性能分析以及海面低仰角數字微波通信系統的體制兩個方面的內容進行了詳細的分析和探討。盡管本文所采用的電波平衰落公式為經驗公式，但是如果能夠有效的應用我們所研究的這種抗衰落通信體制，還是能夠充分的提高系統的抗衰落能力的，并且要想有效的解決海面低仰角微波通信系統抗信號衰落這一問題，我們可以采取合理的應用擴頻技術、系統應選擇具備較強抗外界干擾能力的調制體制以及系統應選擇合理的工作頻率等措施。

參考文獻

[1] 程芳.海上微波通信傳輸特性與衰落改善研究[J].艦船電子對抗，2011（2）.

[2] 王雷.某型對海微波通信系統抗多徑干涉方法探討[J].電子測試，2013（7）.endprint