目前,，針對海上移動(dòng)信道特點(diǎn),，主要由兩種方法來解決海上移動(dòng)信道傳輸損耗預(yù)測，一種是實(shí)測,，一種是仿真測試，仿真測試雖然無法取代實(shí)際的海上測試,，但卻為評估海上通信系統(tǒng)算法設(shè)計(jì)提供了一種有效地研究方法,，能夠提高實(shí)測的成功率。參考文獻(xiàn)[1]認(rèn)為海上無線電波可以看作自由空間傳播,；參考文獻(xiàn)[2]在福建漳州對海面1 800 MHz信號進(jìn)行了岸海的海上無線傳播特征的測試;參考文獻(xiàn)[3]提出Okumura-Hata模型和ITM模型的海上移動(dòng)信道傳輸損耗預(yù)測,。參考文獻(xiàn)[4]指出路徑損耗預(yù)測利用ITM模型更合適,。但是沒有考慮以下兩個(gè)方面:(1)接收機(jī)周圍環(huán)境的影響因素對電磁波傳輸?shù)挠绊? (2)以上兩個(gè)模型都不能預(yù)測路徑長度在1 km以內(nèi)的場強(qiáng)。

　　針對以上兩點(diǎn)問題,，本文提出了基于改進(jìn)的ITM信道傳輸模型進(jìn)行海上電波傳播的損耗中值預(yù)測,。改進(jìn)的方法主要是利用雙徑模型雨衰模型對ITM模型進(jìn)行修正。通過仿真實(shí)驗(yàn)平臺驗(yàn)證該模型的有效性,。

1 ITM模型

　　ITM模型預(yù)測了在自由空間中由地形的非規(guī)則性造成的中值傳輸衰落,。該模型的中值傳輸損耗為距離的分布函數(shù)[5]，如下：

　　在ITM模型式(1)中,，利用地貌地形的路徑幾何學(xué)和對流層的繞射性預(yù)測中值傳輸衰落,。在1≤d≤dLS的視距范圍內(nèi)，采用地面雙線模型計(jì)算,；在 dLS≤d≤dx 的超視距范圍內(nèi),，采用繞射機(jī)制[6]；在d≥dx更遠(yuǎn)的距離上(超過無線電電平線),，則采用前向散射理論,。超視距的路徑參考衰落Acr是繞射衰落Ad或者散射衰落As中較小者，當(dāng)繞射和散射損耗的距離相等時(shí)定義為dx[7],。

2 ITM的改進(jìn)模型

　　2.1 雙徑傳播預(yù)測模型

　　基于在1 km范圍內(nèi)的海面一般只存在一條較強(qiáng)的直射波信號和一條海面反射波,，且傳輸距離較短可以看做平面?zhèn)鬏敚疚奶岢霾捎秒p徑傳播模型,， 此模型在預(yù)測海上1 km范圍內(nèi)的大尺度信號強(qiáng)度時(shí)是非常準(zhǔn)確的[8],，如圖1所示。

　　視距和地面反射的路徑差：

　　式(2)中,，r1,、r2是收發(fā)端與反射點(diǎn)間的距離，ht,、hr是收發(fā)端天線高度,，d是收發(fā)端間距。

　　因此,，兩電場成分的相位差為：

　　式(4)非常重要,，它為雙徑模型提供了精確的接收電場強(qiáng)度，Erec是接收場強(qiáng),，Efs是自由空間場強(qiáng)值,。

　　當(dāng)d遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于天線高度時(shí)，上式可簡化為：

　　式(6)表明,，當(dāng)距離d很大時(shí),，接收功率隨距離增大呈4次方衰減，這比自由空間中的損耗要快得多,，表示路徑增益,。

　　2.2 雨衰

　　海洋環(huán)境下,，降雨量普遍很大。電磁波進(jìn)入雨層中會引起衰減,，這就是雨衰,。研究表明對于頻率高于1 GHz的電波，雨衰是影響其傳播的重要因素[8-10],。

　　采用HPM(High Power Microwave)模型,適用于350 GHz以下頻率的電波[14],。具體算法如下：在長度為r0的路徑上，雨衰AR與傳播路徑中降雨衰減率R(dB/km)有以下關(guān)系：

　　式(8)中,，下標(biāo)H,、V分別表示響應(yīng)參數(shù)在水平極化、垂直極化條件下的值,，θ為路徑仰角,，τ為極化傾角(水平極化時(shí)為0°；垂直極化為 90°,；圓極化為 45°),。

　　設(shè)路徑仰角θ=20°，τ為0°(水平極化),，頻率1≤f≤20 GHz,可以得出在此條件下降雨衰減率R與f電波頻率的關(guān)系曲線,，如圖2所示。

3 仿真分析

　　本文對ITM模型進(jìn)行改進(jìn),，通過加入雙徑模型來計(jì)算1 km傳輸范圍以內(nèi)的信道傳輸損耗,，同時(shí)考慮到雨衰的影響。

　　利用Matlab仿真平臺進(jìn)行仿真分析,，如圖3所示,。

　　采用參考文獻(xiàn)[2]的實(shí)測數(shù)據(jù)環(huán)境轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)的模擬環(huán)境，利用Matlab仿真平臺進(jìn)行仿真分析,，改進(jìn)的ITM模型和標(biāo)準(zhǔn)ITM模型的對比圖如圖4所示,。

　　由圖4可知，改進(jìn)后的ITM模型的損耗預(yù)測與實(shí)測數(shù)據(jù)相吻合,，平滑掉幾個(gè)測試數(shù)據(jù)野值點(diǎn)后仿真曲線與實(shí)測曲線一致,，在65 km處均出現(xiàn)變陡增大拐點(diǎn)。與未改進(jìn)的ITM模型相比較,，其測量范圍更大,，更具有普遍性，更接近實(shí)測環(huán)境,。

　　本文通過分析海上移動(dòng)信道的傳輸路徑損耗特性,，提出基于ITM模型的改進(jìn)修正傳輸模型，在1 km路徑距離內(nèi)采用雙徑模型預(yù)測損耗作為補(bǔ)充,，充分考慮環(huán)境天氣的影響因素,，加入雨滴衰落的預(yù)測。通過對本文提出算法的仿真,，發(fā)現(xiàn)其改進(jìn)后的ITM模型符合實(shí)測數(shù)據(jù)環(huán)境,，提高了預(yù)測海上移動(dòng)信道傳輸路徑損耗的準(zhǔn)確度。因此,，在海上進(jìn)行信道傳輸損耗預(yù)測時(shí),，宜采用改進(jìn)的ITM模型，可使預(yù)測計(jì)算更接近實(shí)際,。

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