基于沃特森模型的短波航空移动信道建模方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112671489A(43)申请公布日2021.04.16(21)申请号202011491353.8(22)申请日2020.12.17(71)申请人重庆邮电大学地址400065重庆市南岸区南山街道崇文路2号(72)发明人李国军马欢叶昌荣郑广发李景慧李俊兵阴从基(74)专利代理机构重庆辉腾律师事务所50215代理人王海军(51)Int.Cl.H04B17/391(2015.01)权利要求书2页说明书8页附图7页(54)发明名称基于沃特森模型的短波航空移动信道建模方法(57)摘要本发明属于短波数据通信技术邻域，具体涉及一种基于沃特森模型的短波航空移动信道建模方法，包括获取飞行器的运行状态；所述飞行器的运行状态包括飞行器的最大移动速度、加速度、机动频率以及运动轨迹；根据飞行器的运行状态和改进的沃特森模型构建短波航空移动信道模型；改进的沃特森模型中通过对信道的多普勒频移进行重新建模，将多普勒频移构建成与运动状态相关的时变多普勒频移；本发明通过研究飞行器的最大移动速度和加速度、机动频率、运动轨迹等因素对短波航空移动信道的影响，将移动场景的复杂性与信道衰落结合起来，反映出短波移动通信的全部特征，对短波航空移动通信系统的进一步的研究有重要的参考价值。CN112671489ACN112671489A权利要求书1/2页1.一种基于沃特森模型的短波航空移动信道建模方法，其特征在于，包括：获取飞行器的运行状态；所述飞行器的运行状态包括飞行器的最大移动速度、加速度、机动频率以及运动轨迹；根据飞行器的运行状态和改进的Watterson模型构建短波航空移动信道模型；对Watterson模型进行改进包括将Watterson模型中固定的信道多普勒频移转化为与运动状态相关的时变多普勒频移。2.根据权利要求1所述的一种基于沃特森模型的短波航空移动信道建模方法，其特征在于，时变多普勒频移包括电离层产生的多普勒频移fiB和相对运动产生的多普勒频移fiA；将电离层产生的多普勒频移fiB和相对运动产生的多普勒频移fiA进行相加，得到短波航空移动信道的多普勒频移。3.根据权利要求2所述的一种基于沃特森模型的短波航空移动信道建模方法，其特征在于，相对运动产生的多普勒频移fiA的过程包括：其中，fc表示载波频率，c表示光速，v表示飞行器的运动速率，θi表示接收端的入射电波与其运动方向的夹角。4.根据权利要求2所述的一种基于沃特森模型的短波航空移动信道建模方法，其特征在于，短波信道的多普勒频移的公式包括：fi＝fiA+fiB其中，fi表示多普勒频移。5.根据权利要求1所述的一种基于沃特森模型的短波航空移动信道建模方法，其特征在于，短波航空信道模型中还包括两个带通滤波器；所述两个带通滤波器采用有限长单位冲激响应FIR低通滤波器，将该滤波器的通带设置为所需要滤波器通带的1/2，并采用系数转换公式将FIR低通滤波器的系数转换成FIP带通滤波器的I、Q两路系数。6.根据权利要求5所述的一种基于沃特森模型的短波航空移动信道建模方法，其特征在于，对低通滤波器进行设计的过程包括：设定多普勒扩展为d，噪声采样频率为Fs，在信号截断过程中两个不同频率信号的最小间隔Δf≥d，根据以上信息确定高斯滤波器的阶数N，根据高斯滤波器的阶数求出低通高斯滤波器的系数，完成低通滤波器的设计。7.根据权利要求6所述的一种基于沃特森模型的短波航空移动信道建模方法，其特征在于，所述确定高斯滤波器的阶数N的公式为：其中，K表示滤波器质量因子，Fs表示噪声采样频率，d表示多普勒扩展，表示向下取整。8.根据权利要求6所述的一种基于沃特森模型的短波航空移动信道建模方法，其特征在于，低通高斯滤波器的系数为：其中，σ表示高斯滤波器宽度，n表示高斯滤波器第几个系数，N表示高斯滤波器的阶数。2CN112671489A权利要求书2/2页9.根据权利要求5所述的一种基于沃特森模型的短波航空移动信道建模方法，其特征在于，所述系数转换公式包括：其中，hIBP(n)表示n阶FIR低通滤波器的I路系数，n表示低通滤波器的阶数，hLP(n)表示n阶FIR低通滤波器的系数，f0表示通带中心频率，N表示滤波器阶数，T表示采样周期，hQBP(n)表示n阶FIR低通滤波器的Q路系数。10.根据权利要求1所述的一种基于沃特森模型的短波航空移动信道建模方法，其特征在于，所述信号的时变频响为：其中，f表示短波信道的多普勒频移，t表示时间，i表示路径标号，n表示路径总数，τi表示第i条路径的时延，Gi(t)表示第i条路径的抽头增益函数。3CN112671489A说明书1/8页基于沃特森模型的短波航空移动信道建模方法技术领域[0001]本发明属于短波数据通信技术邻域，具体涉及一种基于沃特