（荊楚理工學(xué)院，湖北荊門市，448000） 王 鑫 曹 高

空中飛行器如何保持相對(duì)穩(wěn)定的通信是我國飛行器通信中一個(gè)相對(duì)薄弱的部分。在空中相遇的兩個(gè)飛行器，只有兩者之間處于一個(gè)合適的空間位置，且在一定的時(shí)間上，才能夠進(jìn)行穩(wěn)定的通信。如果某一個(gè)飛行器的空間位置發(fā)生變化，那么另外一個(gè)飛行器也必須發(fā)生變化，否則就會(huì)失聯(lián)。所以，如果能夠研究出一個(gè)通信無線信道，對(duì)于飛行器的通信使用而言具有非常大的實(shí)踐意義。

1 移動(dòng)通信信道的基本特點(diǎn)

1.1 傳播的開放性

無線信道在傳播信號(hào)時(shí)，是利用電磁波傳遞，是一種開放式的信息傳輸，不同于傳統(tǒng)固定有線通信是通過全封閉的傳輸線進(jìn)行信號(hào)的傳遞，這也是二者最明顯的區(qū)別。

1.2 接受環(huán)境的復(fù)雜性

在建立無線移動(dòng)臺(tái)時(shí)，有時(shí)候會(huì)受到環(huán)境方面的困擾。有時(shí)候信號(hào)最佳的位置，恰恰是現(xiàn)實(shí)中無法確定設(shè)點(diǎn)的地方。所以，這對(duì)于設(shè)立接收點(diǎn)的移動(dòng)臺(tái)而言，具有地理環(huán)境方面的復(fù)雜因素，這是多樣的且?guī)в胁淮_定性的。通常典型的地理環(huán)境可以分為三類：第一類是城市化中的高樓大廈繁華區(qū)，主要表現(xiàn)為一些建筑物居多。第二類是接近郊區(qū)的城市外緣，也存在一些明顯的建筑物。第三類是郊外的河流、山川、平原、湖泊以及包括農(nóng)村在內(nèi)的偏遠(yuǎn)郊區(qū)。

1.3 通信用戶的隨機(jī)移動(dòng)性

移動(dòng)通信主要有三種類型，第一種是室內(nèi)用戶通信，比如家用電話通信、公司電話通信等。第二種是慢速步行用戶通信，第三種是高速車載用戶通信。

2 移動(dòng)通信中的電波傳播

2.1 直射波

簡單來說，直射波其實(shí)一種沒有任何障礙物遮擋的傳播，微波與超短波也是以直射波的傳遞為主。在眾多的電波中，直射波的傳輸信號(hào)是最強(qiáng)的。

2.2 反射波

從其名字就可以直觀地了解到，反射波其實(shí)就是在通過一些建筑物或是其他反射體，發(fā)生反射后從接受臺(tái)可以收到的傳播信號(hào)，這種電波的信號(hào)沒有直射波的信號(hào)強(qiáng)。

2.3 繞射波

繞射波是指，從一個(gè)比較大的建筑物或者高山的周圍繞道到后面接受臺(tái)的傳播信號(hào)，因?yàn)樾枰@射的距離比較長，所以它的信號(hào)還比反射波更弱。

3 移動(dòng)通信中信號(hào)傳播的損耗類型

3.1 路徑傳播損耗

路徑傳播損耗，主要是電波在空間傳播的過程中產(chǎn)生的損耗。其可以表示為，在千米量級(jí)的空間距離傳播的接受信號(hào)電平變化趨勢。雖然，在固定的有線通信中也存在路徑損耗，但這只是估計(jì)計(jì)算導(dǎo)線媒體中的損耗程度。

3.2 慢衰弱損耗

慢衰弱損耗，是指電波在傳播路徑的過程中，受到建筑物或是其他事物阻擋時(shí)，所產(chǎn)生的陰影效應(yīng)而衍生出的損耗。這個(gè)可以從側(cè)面表現(xiàn)出，在數(shù)百米波長量級(jí)范圍內(nèi)的接受信號(hào)電平變化趨勢，這種損耗類型通常是無線傳播獨(dú)有的特征，且其常常會(huì)遵循對(duì)數(shù)正態(tài)分布。

3.3 快衰弱損耗

快衰弱損耗，能夠觀察其在數(shù)十米波長以下量級(jí)的范圍內(nèi)，接受信號(hào)的電平變化趨勢。在統(tǒng)計(jì)規(guī)律中，其電平的幅度常常會(huì)遵循瑞麗分布、拿卡加密分布以及萊斯分布等概率分布?？焖ト醯淖兓俣茸匀粫?huì)比慢衰弱要快，具體還可以從時(shí)間、空間、頻率等方面研究其衰弱。

4 移動(dòng)通信中信號(hào)傳播的效應(yīng)

4.1 陰影效應(yīng)

在電波傳輸?shù)倪^程中，會(huì)受到一些障礙物的阻擋，導(dǎo)致電波在傳播的過程中，接受區(qū)域會(huì)出現(xiàn)傳播半盲區(qū)，這就像是陽光在受到阻擋時(shí)產(chǎn)生的陰影，所以將其稱為陰影效應(yīng)。此外，光波的波長短，電波的波長，光波可肉眼見其陰影，而電波不可見。

4.2 多普勒效應(yīng)

當(dāng)波源向觀察者逐漸靠近的過程中，觀察者接收到的頻率會(huì)變高，反之在波源遠(yuǎn)離觀察者的過程中，接收到的頻率會(huì)變低。舉例來說，如果越靠近基站，那么發(fā)送的波長的時(shí)間就越短，其信號(hào)的強(qiáng)度也會(huì)越大。反之，如果離基站的位置越遠(yuǎn)，那么其傳播的時(shí)間也會(huì)越長，信號(hào)也會(huì)越弱。

4.3 多徑效應(yīng)

移動(dòng)接收器所處的地理位置比較復(fù)雜，不僅會(huì)接受到直射波的信號(hào)，還可能會(huì)接受到從其他建筑物反射或繞射出來的信號(hào)。因?yàn)椴煌盘?hào)的強(qiáng)度與到達(dá)接收器的時(shí)間是不一樣的，所以接收器最終接收到的信號(hào)是所有信號(hào)的矢量和。

4.4 遠(yuǎn)近效應(yīng)

接受用戶一旦改變他們的所處位置，基站與移動(dòng)臺(tái)的相對(duì)位置也會(huì)改變。當(dāng)移動(dòng)用戶的發(fā)射信號(hào)功率一樣時(shí)，其信號(hào)傳播到各個(gè)基站的信號(hào)強(qiáng)度則會(huì)有一些區(qū)別。離移動(dòng)用戶近的基站能夠接受到信號(hào)較強(qiáng)的信號(hào)，離用戶較遠(yuǎn)的基站則接收到的信號(hào)較弱。

5 飛行器通信無線信道的研究

5.1 飛行器通信無線信道建模的難點(diǎn)

在移動(dòng)無線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，建設(shè)一個(gè)無線信道的模型是最為關(guān)鍵的一步，也是非常困難的一個(gè)環(huán)節(jié)。這是由于移動(dòng)無線信道會(huì)制約無線通信系統(tǒng)的性能使用，在發(fā)射機(jī)、接收機(jī)二者之間的傳播過程非常繁瑣，從比較簡單的視距傳播開始，到遭遇建筑物、山峰、樹枝等地上障礙物的過程中，無線信道的傳輸可能會(huì)造成一定的波動(dòng)且沒有預(yù)見性。這種無線傳播的隨機(jī)性，導(dǎo)致相關(guān)人員無法快速準(zhǔn)確地分析信號(hào)，甚至?xí)斐蔁o線信號(hào)的衰弱。

5.2 飛行器通信無線信道的仿真分析

飛行器的仿真分析可以從其通信區(qū)域開始分析，其通信區(qū)域其實(shí)就是在一個(gè)正常通信的前提下，兩個(gè)飛行器之間能夠自由活動(dòng)的一個(gè)范圍區(qū)間。其通信區(qū)域邊界通過通信天線方向性函數(shù)及通信數(shù)據(jù)鏈路公式確定如下：10logFt（θt）+10logFr（θr）-20logD≥A；1Olog（（Ft（θt）*Fr（θr））一20logD≥A；考慮到通信區(qū)域是需要以另外一個(gè)飛行器作為參考的中心。所以，可以將其中一個(gè)飛行器的器載發(fā)射天線與接收天線，以一種最為理想化的程度對(duì)準(zhǔn)另外一個(gè)飛行器。這樣看的話，飛行器器載接收天線和發(fā)射天線的增益取最大值、兩飛行器間視距線與它們的電軸重合。

6 結(jié)語

無線通信中的無線信道處于一個(gè)核心的位置，研究電波傳播的特征是研究其他無線通信的基礎(chǔ)。飛行器之間的無線傳輸，是目前一個(gè)不夠成熟的新方向。在找尋飛行器的無線信道建模中，仍然還有一條很長的路要走，在未來的發(fā)展中還有很大的發(fā)展空間。