短波通信的工作頻率是 3~ 30 M Hz，主要是以天波方式傳播，即通過電離層對短波的反射和散射機制，完成短波信號的發(fā)送和接收。短波通信的優(yōu)點是機動靈活、設(shè)備簡單、成本低廉、易于重建、受地形影響小和具有較強的抗毀性。因此，短波通信一度成為承擔國際通信業(yè)務(wù)的主要技術(shù)手段，多年來被廣泛應(yīng)用于政府、外交、氣象、商業(yè)等部門，用于傳送語音、文字、圖像、數(shù)據(jù)等信息。

短波信道由于具有時變和色散的特性，使短波具有頻帶窄、容量小、相互干擾嚴重的特點，各種短波通信設(shè)備必須經(jīng)過大量的通信試驗以檢驗其性能。在短波通信試驗中，涉及參試單位多，需要在各種地域反復(fù)測量，這必然消耗大量人力、物力和財力。

短波信道模擬器的出現(xiàn)成功地解決了在真實地域通信試驗中遇到的問題。借助先進的仿真技術(shù)手段，短波信道模擬器可以在實驗室環(huán)境下進行通信仿真試驗，并具有精度高、性能規(guī)律性好、可重復(fù)性好、可用性好、信道條件范圍大、成本低等優(yōu)點，可以大大減少研究和測試短波通信無線傳輸環(huán)境的時間和成本。

由于短波的通信距離較遠，在利用仿真儀進行短波測試過程中一般不考慮精確的大尺度衰落。如果用戶需要計算短波通信距離的天波場強中值，可以參考 ITU-R P.533-14 建議書。ITU-R P.533 建議書中有關(guān)預(yù)測步驟的計算機程序（ITURHFProp），可由 ITU-R 網(wǎng)頁上有關(guān)無線電通信第 3 研究組的部分獲得（KSW 主控軟件中包含該計算程序）或者把“ITS HF Propagation”程序計算結(jié)果導入到進行仿真。

ITU-R F.1487 推薦 Watterson 模型作為短波測試的標準模型。連續(xù)波(CW)信號通過短波鏈路傳輸，接收到的多徑分量頻譜如下圖所示，有 4 種路徑:單跳 E 模式(1E)、單跳 F 模式(1F)、混合模式(如 1E + 1F)和雙跳 F 模式(2F)。

雖然 1E 模式下的兩種磁離子組件(標記為 a 和 b)的頻率擴展(衰落率)大致相同，但它們的頻率偏移顯著不同，因此可以用頻率來分辨它們。在其他三種模式中，磁離子組件的擴展和移動本質(zhì)上是相同的，可以把兩種磁離子組件當成一組。因此，短波信道的短期乘性失真特性可以用指定信號損耗、時頻和頻散特性的參數(shù)來描述：即在幾條路徑上的差分傳播時間，以及在每條路徑上的信號強度、頻率偏移和頻率擴散。如下圖所示，坤恒順維的短波信道建模軟件支持設(shè)置多徑的相對時延與功率以生成不同維度、不同條件下的短波信道模型?？梢酝ㄟ^建模軟件配置支持 ITU-520 中指定的短波信道模型。

坤恒順維采用高斯白噪聲濾波法實現(xiàn)單徑瑞麗信道建模。該方法假設(shè)移動臺周圍的散射分量是均勻分布的，且每一個分量的功率都相等。如下圖所示，有兩個分支，一個是實部，另一個是虛部。在每個分支中，首先在頻域產(chǎn)生一個復(fù)高斯噪聲；然后通過一個多普勒濾波器，這樣頻域分量就符合多普勒頻移，通過設(shè)置不同的濾波器，可以產(chǎn)生不同功率譜的瑞麗信道模型，例如高斯、雙高斯、圓拱、鐘形、平坦和巴特沃茲等；最后將這個經(jīng)過多普勒頻移后的高斯噪聲通過 IFFT 模塊變換為時域信號。

針對單跳 E 模式(1E)，KSW 的短波信道建模采用雙高斯功率譜的瑞麗徑實現(xiàn)，雙高斯功率譜由兩個頻移高斯譜組成，其表達式為：

其中， 和 是標準差， 和 是中心頻率， 和 是功率增益， 是歸一化因子。同時，如果 或者 ，其退化成一個頻偏的高斯功率譜。

針對其他三種模式（單跳 F 模式(1F)、混合模式(如 1E + 1F)和雙跳 F 模式(2F)），坤恒順維的信道建模方式采用純多普勒頻偏加高斯功率譜的方式實現(xiàn)。其理論分析如下所示：

一個變換式可以表示為：

其中， 是 3dB 截至頻率.如果設(shè)置 ， 是最大多普勒頻移，或者設(shè)置

無線通信一體化全天候自組織網(wǎng)絡(luò)模式深刻影響著如今的數(shù)字世界。在通信過程中，自組網(wǎng)是萬物互聯(lián)的基石。組網(wǎng)通信，尤其是大規(guī)模組網(wǎng)通信因天氣、地形、調(diào)度等影響，對實地測試的要求苛刻，往往花費巨大的人力物力而得不到滿意的結(jié)果。研究短波通信無線接入技術(shù)，實現(xiàn)利用短波電臺組網(wǎng)，并接入公用或?qū)Ｓ脭?shù)據(jù)網(wǎng)，對推動短波通信在全地域中實現(xiàn)組網(wǎng)應(yīng)用具有非常重要的意義。

可以提供市場上最高的 64 物理通道的仿真功能，實現(xiàn) 2 個 32 通道（1024 個鏈路）的互聯(lián)互通功能且 100%可重復(fù)性的測試場景。自組網(wǎng)應(yīng)用控制組件是一款可以無線信道仿真儀無縫對接的軟件工具，其集組網(wǎng)拓撲構(gòu)建、仿真儀控制、監(jiān)控、信道沖擊響應(yīng)制作于一體。組網(wǎng)拓撲構(gòu)建功能可以根據(jù)用戶需要的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建或者修改拓撲方案，控制仿真儀硬件構(gòu)筑硬件拓撲結(jié)構(gòu)進行仿真。

本文主要介紹了無線信道仿真儀在短波中的應(yīng)用：大尺度衰落主要是通過 ITU-533 協(xié)議預(yù)測短波通信距離下的天波場強中值；小尺度衰落是通過 ITU-R F.1487 協(xié)議指定瑞麗的高斯功率譜來實現(xiàn) Watterson 模型，并簡單的介紹了單徑瑞麗信道的建模方案。最后針對無線信道仿真儀在短波組網(wǎng)通信中的應(yīng)用進行了詳細說明。