电磁干扰环境下的航空通信距离计算分析

2022-01-03胡自立

科技与创新 2021年24期

胡自立

（民航西南空管局技术保障中心，四川成都 610000）

航空通信指的是飞行器和飞行器之间或者飞行器和地面之间的无线电通信。随着中国经济的发展以及技术水平的提升，中国电力技术飞速发展使得无线通信面临着更加复杂的电磁环境，除了自然电磁的干扰以外还存在人为环境的干扰，因此需要对电磁干扰环境下的航空通信距离进行计算，从而可以优化具体应用的效果，进而可以推进系统的作用可以得到有效的发挥。

1 航空通信场景

航空通信系统受到电磁干扰时的通信场景是由两个通信终端和干扰终端组成，干扰终端发射噪声调制类型的干扰信号，对两个通信终端之间的航空通信信息实行同频干扰。航空通信距离指的是通过通信终端在干扰终端的电磁干扰下，可以相互接收对方有用信号的最大距离。在系统运行的时候如果干扰终端和两通信终端的位置及距离存在差异，会产生不同的干扰导致两种接收距离存在比较明显的差异[1]。

在通过计算的时候可以采用：干扰链路2=干扰链路1+通信链路。其中，干扰线路1指的是干扰终端和通信终端1之间的链路dj；干扰线路2指的是干扰终端和通信终端2之间的链路，可以用Duj表示；通信链路指的是两个通信终端之间的距离du。进而可以得出表达式Duj=dj+du。

通信终端需要接收到的有用信号满足一定条件才可以保证航空通信的质量，信号质量常采用信干噪比SINR表征，满足接收端SINR需求的时候对应的收发两端距离，这就是通信距离的实际概念。

2 链路计算

2.1 信号或者干扰强度的计算

通过对上文分析的实际结果以及根据无线电信号的收、发过程，可以按照以下公式进行接收端受到的信号以及干扰强度的计算：

式（1）中：S为接收到的信号强度；Pt为发射端的全向辐射功率；Gt为发射天线增益；Gr为接受天线增益；Lt为发射端射频线路衰减；Lr为接受端射频线路衰减；Lf为空间传输衰减；Lp为天线极化衰减。

上述参数的单位为dB，在自由空间的状态下，通过对公式进行近一步的计算，可以得出Lf空间传输衰减的计算公式为：

式（2）中：f为无线电信号的频率，MHz；d为收发两端的距离，km。

为了方便进行计算，假设系统在比较平稳的条件下运行，可以假定参数为Gt=Gr=-10 dB，Lt=Lr=1 dB，Lp=0 dB，f=150 MHz。

通过对上述的公式以及数值进行代入以及计算可以得出最后的表达式S=Pt-97.9-20lg（d）。

2.2 噪音的计算

一般而言，航空通信的噪声主要涵盖两种即热噪声以及系统噪声。热噪声指的是航空通信系统内部的电子由于随机波动的影响而导致的，其公式为：

式（3）中：ni为热噪声电平；k为波尔兹曼常数，k=1.38×10-23J/K；t为接收机的噪音温度，K；B为带宽，Hz。为了简化计算的过程，优化计算的实际效果，本次计算的时候假定t=290 K，从而可以计算出参考噪声功率[2]。

假设本次系统运行的时候，天线以及传输线的温度等于参考温度时，可以得到噪声因子n的计算公式：

式（4）中：na为外部噪音因子；Lc为天线的损耗因子；Ll为传输线相关的损耗因子；nr为接收机噪音因子，其具体的数值是由接收机自身的特性决定的。na的数值和接收机内部的热噪声功率有关，在进行估算的时候可以根据ITU建议书的噪声中值曲线进行计算，可以得出na的计算公式为：

式（5）中：c和d为工作环境种类相关的常数，其数值视自身所处的环境而定，即c的数值在城市为76.8，郊区为72.5，农村为67.2；d的数值在城市、郊区以及农村条件的数值都为27.7。在运行的时候将无线电接机工作环境温度设置为参考温度，这个时候接收机的总噪声功率N的数值等于系统噪声和热噪声的总和，其数值表示为：

式（6）中：n为系统噪声，其计算公式如同上文所示。

3 航空通讯距离的计算

3.1 最大航空通信距离的选择流程

在计算通信距离的时候，常采用信噪比距离和信干噪比距离。信噪比距离指的是系统在干扰条件下不存在人为因素影响的对应距离叫做信噪比距离，存在人为干扰的时候的距离是信干噪比距离。

实际上，信噪比距离或者信干噪比距离存在一个不大于视距的统一的前提，在进行最大距离的选择的时候需要严格遵循这一原则。在这个前提条件下，无扰视距如果大于或者等于信噪比距离代表着最大通信距离就是信噪比距离。如果干扰链路视距的数值比信干噪比距离的数值大，就说明最大通信距离和信干噪比距离相符合，否则将最大通信距离设置为有扰链路视距。