[發明專利]一種海域蒸發波導信道生成方法

有效

• 申請號: 201811185527.0
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109408919B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 王玨;周海鋒;孫強;曹娟;馮偉;葛寧;楊永杰;徐晨
• 申請（專利權）人: 南通先進通信技術研究院有限公司;南通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種海域蒸發波導信道生成方法，通過參數設定、射線傳播類型判別、公式改寫、跳躍次數判別、公式求解、收發角度判別、參數計算、信道生成等步驟實現波導信道生成，其優點是將經過統計的條到達路徑的信道參數帶入到信道生成模塊，形成蒸發波導信道。利用波導層接收端到達路徑的每條到達路徑實際參數，這些參數一般僅為簡單實數，采用快速有效的數值計算法替代了復雜的拋物線方程計算，以減少了生成信道所需的時間，降低了生成信道的復雜度。增強光學射線方法的適用性，從而生成更符合實際情況的蒸發波導信道。

技術領域

本發明涉及通信領域，特別涉及一種海域蒸發波導信道生成方法。

背景技術

隨著海洋經濟的不斷增長和海洋活動的日益活躍，海域移動通信需求呈現指數增長。為了滿足未來移動通信應用需求，需要開發出高速率、廣覆蓋、低延時的海域通信服務。近海區域能夠使用陸地基站進行拓撲網絡覆蓋，但是由于地球曲率限制，遠海區域仍存在大量通信盲區。盡管衛星可以用于覆蓋這些偏遠地區，但是個人終端無法負擔衛星通信的高昂成本。

大氣波導是一種在超視距通信領域極具發展潛力的自然現象。在海洋區域，由于海水蒸發在海洋表面形成了高濕度區域，濕度的變化會影響電磁波折射率的變化，對于一定入射角度的電磁波會產生“陷獲”作用，使得電磁波在波導層內反復折射、向前傳播，從而形成超視距通信。相對于衛星通信，使用蒸發波導建立的超視距通信有著很多優勢，包括低傳播延時、低成本和高安全性。

現有技術中，波導信道研究主要采用求解拋物線方程算法(PE)來計算場強。雖然PE方法能夠近似求解波導場強和大尺度信道參數，但是無法提取出其他重要的多徑信道參數，例如延時擴展，收發角度等。同時，PE法會引入大量復雜度，不能快速得到波導信道模型。因此，PE法不是波導信道建模的最佳方法。光學射線法在多徑信道建模中能計算出具體射線軌跡，對于小尺度參數有著明顯優勢。由于現有技術中缺乏復雜海洋波浪對光學射線法建模的考慮，使得光學射線法在海域超視距信道建模領域仍處于空白階段。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種生成時間少、適用性強的海域蒸發波導信道生成方法。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為：一種海域蒸發波導信道生成方法，包括如下步驟：

(1)參數設定，設定自然環境參數和工作系統參數；

(2)射線傳播類型判別，劃分射線傳播類型，進行下一步驟；

(3)公式改寫，根據水平距離將射線分成三個階段，將三階段的射線傳播公式改寫成以反射角為未知量的超越方程；

(4)跳躍次數判別，確定海平面反射次數范圍，遍歷海平面反射次數范圍，若在范圍之內，進行下一步驟，若超出范圍，跳轉到步驟(2)；

(5)公式求解，求解步驟(3)中的超越方程，反饋結果收發角度；

(6)收發角度判別，若同時滿足陷獲角度寬度和步驟二中角度限制要求，進行下一步驟的計算，若不滿足條件時，跳轉到步驟(4)；

(7)參數計算，計算得到海平面反射次數、射線傳播路徑長度以及收發角度，記錄為第條到達路徑的參數，跳轉到步驟四重復上述步驟，當遍歷所有類型后，跳轉到步驟(8)；

(8)信道生成，將經過統計的條到達路徑的信道參數帶入到信道生成模塊，形成蒸發波導信道。

進一步的，所述自然環境參數包括地球半徑、折射因子、波導強度和波導高度；所述工作系統參數包括發送天線高度、接收天線高度和收發天線間距。

進一步的，步驟(4)中的海平面反射次數范圍通過如下公式計算得到：