基于ITU-RP.533模型对海上短波通讯损失研究

基于ITU-RP.533模型对海上短波通讯损失研究

吕晨昕毛彦颖刘宇超

大连理工大学（盘锦校区）海洋科学与技术学院辽宁盘锦124221

摘要：无线电通讯指的是利用电波的振荡，在空中传输声音、文字、数据和图像等信号的技术。它最大魅力在于可以借助无线电波的反射、折射、绕射和散射，省去了人工搭设导线麻烦，从而能够更加自由、快捷、无障碍的信息传递和沟通。建立短波在传播衰减过程中的计算模型，可为保证短波通信的可靠性提供参考依据，建立的方法主要依据ITU-RP.533-13模型。首先进行传播路径的判别，进而进行频率预测，建立计算模型，之后进行了深入研究，根据镜面反射及漫反射提出海面损耗，与现有测量数据进行比对，进行模型的可靠性评估并进修正。

关键词：短波通讯ITU-RP.533模型自由空间损耗海面损耗

短波通讯（3MHz～30MHz）利用电离层和地球表面的反复反射【1】，传播的距离可以达到几千甚至上万千米，所以这种通讯应用于应急、救灾和长距离的越洋通信等。但是短波通讯过程中，信号极易因自然因素、环境因素而受到干扰，所以对HF频段信号传输进行评估预测，对提高信号的传输质量，保证信息的完整性有着重要意义。

1.模型介绍

1.1自由空间损耗

研究无线电波传播过程中，最简易的模型就是在自由空间的传播模型。在自由空间（即无任何衰减、无任何阻挡、无任何多径的传播空间）中【2】，无线电波的传播不受阻挡，没有由外加物体所产生的吸收、反射、折射、绕射以及散射等。但当电波在一段距离传播之后，电波的能量则会产生衰减，主要原因是辐射而导致能量发生扩散。自由空间的传播损耗就是在发射点，无线信号在整个球面内均匀扩散，落在天线的有效接收面积上的能量与发射的总能量的比【3】。

接收点的电波功率密度为

2.模型不足

由于海上气候环境的复杂多变，使得无线电在海洋传播条件下的影响因素更为复杂，通常使用海情级的数值级数来度量海上风浪状态。当短波无线电射到海面上，如果海面粗糙度低于一定值，则会发生镜面反射，而如果是湍流海面，由于海面的不平整性，则会发生镜面反射与漫反射。漫反射的一部分信号同样可以到达接受点，在接受的信号中，有镜面反射和漫反射这两个部分。一般认为漫反射来自于大小一定的一个区域，镜面反射来自于单独的一个点。二者矢量和为该点实际所接受的信号。该模型将无线电短波发生绕射等情况归为绕射等海面粗糙度引起的损失。考虑到如下因素：海面均方根波高、海面粗糙度、镜面反射系数、漫反射系数等【6】。由海级报表可知海面均方根波高δh知海面反射带来的损失：

3.海上信号修正模型

ITU-RP.533-13所给出的传播预测模型，在一定程度上需要依据当实测数据进行修正。通过不同海况下实测数据与ITU-RP.533模型预测所得数据进行比对，便可修正得到Lz，进而得到在不同海况下的基本传输损耗Lb，最终修正得到不同海况下的修正模型。

4.总结

如今，无线通信在生活和生产的许多领域都得到了应用，无线通信的飞速发展给我们的生活带来了巨大的进步。短波通信常用于远距离通信，因为它可以达到远距离通信。而在传递短波信号时最关心的是确保信息的完整性，主要研究了电离层和地球表面反射波的传播方式、考虑各种因素在传输过程中所造成的损失。有许多因素会导致损耗的短波通信:电离层的消耗,大气的折射,陆地、海洋表面反射,衍射的障碍,在自由空间传输损耗,发送方接收增益的各向异性,通过环境噪声干扰等等。为简化研究的过程中,主要研究自由空间,电离层的反射造成的损耗。对于短波通信过程的研究采用了ITU-RP.533-13的模型，分析了上述所产生的损失原理。

参考文献

[1]赵勇.认知无线电的发展与应用[J].电讯技术,2009,49(06):93-101.

[2]焦培南.短波天波反射/地波绕射组合新传播模式及其可能应用[J].电波科学学报,2007(05).

[3]尹祥荣.实现能量均衡消耗的簇内路由仿真研究[J].计算机应用与软件,2014,31(02).

[4]REC.ITU-RP.533–13:MethodforthepredictionoftheperformanceofHFcircuits.2015

[5]徐义君.基于短波的天波传播衰减预测模型研究[J].微型机与应用,2010,29(18):56-57+60.

[6]黄芳.海上无线电波传播特性与信道建模研究[D].海南大学,2015.