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(duì)短波的反射和散射機(jī)制，完成短波信號(hào)的發(fā)送和接收。短波通信的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)動(dòng)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(qiáng)的抗毀性。因此，短波通信一度成為承擔(dān)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(shí)變和色散的特性，使短波具有頻帶窄、容量小、相互干擾嚴(yán)重的特點(diǎn)，各種短波通信設(shè)備必須經(jīng)過大量的通信試驗(yàn)以檢驗(yàn)其性能。在短波通信試驗(yàn)中，涉及參試單位多，需要在各種地域反復(fù)測(cè)量，這必然消耗大量人力、物力和財(cái)力。

短波信道模擬器的出現(xiàn)成功地解決了在真實(shí)地域通信試驗(yàn)中遇到的問題。借助先進(jìn)的仿真技術(shù)手段，短波信道模擬器可以在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行通信仿真試驗(yàn)，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(diǎn)，可以大大減少研究和測(cè)試短波通信無線傳輸環(huán)境的時(shí)間和成本。

由于短波的通信距離較遠(yuǎn)，在利用仿真儀進(jìn)行短波測(cè)試過程中一般不考慮精確的大尺度衰落。如果用戶需要計(jì)算短波通信距離的天波場(chǎng)強(qiáng)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(cè)步驟的計(jì)算機(jī)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(jì)算程序）或者把“ITS HF Propagation”程序計(jì)算結(jié)果導(dǎo)入到進(jìn)行仿真。

ITU-R F.1487 推薦 Watterson 模型作為短波測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)模型。連續(xù)波(CW)信號(hào)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(biāo)記為 a 和 b)的頻率擴(kuò)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(kuò)展和移動(dòng)本質(zhì)上是相同的，可以把兩種磁離子組件當(dāng)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(hào)損耗、時(shí)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(shí)間，以及在每條路徑上的信號(hào)強(qiáng)度、頻率偏移和頻率擴(kuò)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(duì)時(shí)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(shí)現(xiàn)單徑瑞麗信道建模。該方法假設(shè)移動(dòng)臺(tái)周圍的散射分量是均勻分布的，且每一個(gè)分量的功率都相等。如下圖所示，有兩個(gè)分支，一個(gè)是實(shí)部，另一個(gè)是虛部。在每個(gè)分支中，首先在頻域產(chǎn)生一個(gè)復(fù)高斯噪聲；然后通過一個(gè)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(gè)經(jīng)過多普勒頻移后的高斯噪聲通過 IFFT 模塊變換為時(shí)域信號(hào)。

針對(duì)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(shí)現(xiàn)，雙高斯功率譜由兩個(gè)頻移高斯譜組成，其表達(dá)式為：

其中， 和 是標(biāo)準(zhǔn)差， 和 是中心頻率， 和 是功率增益， 是歸一化因子。同時(shí)，如果 或者 ，其退化成一個(gè)頻偏的高斯功率譜。

針對(duì)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(shí)現(xiàn)。其理論分析如下所示：

一個(gè)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(duì)實(shí)地測(cè)試的要求苛刻，往往花費(fèi)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(shí)現(xiàn)利用短波電臺(tái)組網(wǎng)，并接入公用或?qū)Ｓ脭?shù)據(jù)網(wǎng)，對(duì)推動(dòng)短波通信在全地域中實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)應(yīng)用具有非常重要的意義。

可以提供市場(chǎng)上最高的 64 物理通道的仿真功能，實(shí)現(xiàn) 2 個(gè) 32 通道（1024 個(gè)鏈路）的互聯(lián)互通功能且 100%可重復(fù)性的測(cè)試場(chǎng)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(duì)接的軟件工具，其集組網(wǎng)拓?fù)錁?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?fù)錁?gòu)建功能可以根據(jù)用戶需要的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，創(chuàng)建或者修改拓?fù)浞桨?，控制仿真儀硬件構(gòu)筑硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)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(cè)短波通信距離下的天波場(chǎng)強(qiáng)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(shí)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(duì)無線信道仿真儀在短波組網(wǎng)通信中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)說明。