关于短波电离层反射信道的调研报告
摘要
电离层反射传播是短波通信的主要传播方式。短波电离层反射信道既属于无线信道，也属于随参信道。本篇调研报告在调研短波通信优缺点以及短波通信研究现状的基础上，着重对短波电离层反射信道的特性、影响和现状做了详细的阐述。
关键词：短波通信随参信道短波电离层反射信道
一、引言
信道（Channel），通俗地说，是指以传输媒质为基础的信号通路。具体地说，信道是指由有线或无线电线路提供的信号通路。信道的作用是传输信号，它提供一段频带让信号通过，同时又给信号加以限制和损害。
通常，我们将仅指信号传输媒介的信道称为狭义信道。目前采用的传输媒介有架空明线、电缆、光导纤维（光缆）、中长波地表波传播、超短波及微波视距传播（含卫星中继）、短波电离层反射、超短波流星余迹散射、对流层散射、电离层散射、超短波超视距绕射、波导传播、光波视距传播等。接下来就针对短波电离层反射信道做详细的阐述。
二、短波通信
1、短波通信概论
短波按照国际无线电咨询委员会（CCIR）的划分，使用CCIR划分的九个无线电频段中的第七个频段一高频频段（波长为100m～10m，频率为3MHz－30MHz）。利用短波进行的无线通信称为短波通信，又称为高频（HF）通信。在实际应用中，人们为了能够充分地利用短波近距离通信的优点，也把中波的高频段（1.5MHz－3MHz）划归到短波波段中，因此短波通信实际使用的频率范围扩展为1.5MHz－30MHz。短波通信可以利用地波传播，但主要是利用天波传播。短波的地波传播方式受地面吸收而衰减的程度比长波及中波要大。地波的传播损耗随频率的升高而递增，即使在频率较低的短波波段，发射功率不是特别大的的情况下，传输距离也只有几十千米。因此短波地波仅适用于近距离传播。天波是依靠电离层的一次或多次反射而实现远距离传输的。通常，倾斜投射到电离层的电磁波经电离层反射后可以传到几千公里外[1]。因而电离层反射传播是短波通信的主要传播方式。天波传播因为受到电离层不稳定性影响，信道参数不断变化。因此短波天波信道为变参信道。正因为如此，电离层的结构、特性、变化规律对短波通信系统的构成、信号形式、调制方式及应用范围产生重大影响。
2、短波通信的主要优缺点[1][2]
与其它通信手段相比较，短波通信有着许多显著的优点，其主要优点包括：（1）短波通信系统利用天然中继电离层反射实现远距离通信，因而系统建设费用低，建设周期短。（2）短波通信设备比较简单，可以根据需求安装在某一固定地点进行定点通信；也可以装入移动平台进行移动通信。使用灵活，组网方便。（3）短波是进行远距离及区域性广播的良好手段。通信卫星虽然可以提供新闻通信业务作为远距离广播使用，但是接收设备复杂并且使用成本较高。在山区、戈壁、海洋等地区，超短波覆盖不到，主要依靠短波。（4）短波是唯一不受有源中继体制约的远程通信手段，一但发生战争或灾害，各种通信网络都可能受到破坏，卫星也可能受到攻击。因此，短波系统的抗毁性较强。特别在战争时期，短波通信的抗毁性优势相当明显。这些相对于其它通信系统的优点是短波通信被长期保留，至今仍然被广泛使用的主要原因。与此同时，短波通信也存在着一些明显的缺点：（1）可供短波通信频率带宽比较窄，通信容量小。短波电台很多，特别是10MHz以下的频率十分拥挤。邻近电台之间干扰严重，这一问题大大限制了短波通信的发展。(2)短波天波信道是变参信道，信道特性不稳定。电离层变化使信号产生衰落。另外，天波信道还存在着严重的多径效应，多径延时使接收信号在时间上扩散，严重的限制了短波高速数据传输。
(3)大气无线电噪声和人为噪声干扰严重。在无线电频谱的低端这类干扰强度很高。在短波频段，这类噪声虽然比长波与中波波段低得多，但仍然十分严重。
3、短波信道研究现状
在通信系统中，信道是一个重要的组成部分，短波信道也不例外。如前所述，短波信号主要依靠电离层反射进行传播。因此，长期以来，国内外许多研究机构对短波电离层反射信道的特性以及信道模型的确立进行了大量研究工作。二十世纪中后期，随着电离层物理理论的逐步完善以及电离层探测技术的不断发展，短波电离层反射信道模型的研究取得了较大的进步。在电离层实测数据及理论分析的基础上，该领域的学者们提出了一系列适用于不同条件下的短波信道模型。上世纪七十年代，Watterson在IEEE学报上发表了一篇关于短波信道建模的文章[3]。提出了一种短波窄带信道模型，并被国际电信联盟（ITU）推荐使用[4]。到目前为止，大量的窄带信道仿真器均以该模型为基础研制而成。Watterson
信道模型以一条1300公里的中纬度信道的采样数据进行了有效性的验证。实测信道的带宽分别为2.5KHz，8KHz，和12KHz，电离层处于平静期。该模型使用的前提是信道每一传播模式（路径）内时延扩展足够小，与码元宽度相比可以忽略不计。因此，Watterson模型采用的是一种抽头延迟线仿真结构，每一时延抽头代表短波信道中一个传播模式。
在Watterson发表其论文之后的20多年间，该模型被认为是短波信道仿真的基本参考模型。时至今日仍然有大量的短波信道仿真器是基于该模型开发的。之所以该模型能够得到广泛的应用并且被国际电联推荐，主要是由于该模型结构简单，易于实现。同时，在满足限制条件的窄带短波信道中，该模型也能够比较准确的反映窄带短波信道传播特性。随着宽带短波通信系统的应用，特别是短波扩频技术的不断发展，Watterson窄带短波信道模型逐渐暴露出它在短波通信系统仿真中的限制与不足。在20世纪80年代以前，由于技术条件的限制，没有宽带短波信道实测数据来支持宽带短波信道特性及信道模型的研
究。从80年代中期开始，美国海军研究实验室（NRL）研制出宽带短波信道测量设备，并进行了大量宽带短波信道（250KHz和1MHz）的测试实验，并以这些数据为基础建立了新的宽带短波信道模型，一般称之为电离层参数模型（IPM模型）。IPM模型是以信道散射函数为基础进行建模的。该模型与Watterson模型的最大区别是考虑了每一传播模式内的时延扩展，除了采用高斯型多普勒功率形状以外，该模型又提出了一种新的指数相关的洛伦兹型功率谱。从定性的角度看，洛伦兹型谱多数情况下与实测数据更接近。但是到目前为止，两种多普勒功率谱的使用条件还没有权威表述。该模型的适用带宽达到了1MHz，能仿真更广泛的短波信道条件。该模型同样适用于窄带短波信道的仿真。
在1997年，美国电信科学协会（ITS）的Mastrangelo等人以IPM模型为基础，研制出宽带短波信道仿真器，并将该仿真器的实现方法发表于IEEE学报上，该仿真器除了采用IPM信道模型作为传播模型以外，还考虑了宽带短波信道的各种加性干扰。能够更有效的模拟宽带短波信道特性。但是，由于该模型仍有很多问题没能得到有效的解决，比如存在着参数设置复杂，难于获取等问题，虽然该模型正在被国际电信联盟考虑，但是到目前为止还没有得到推荐。
根据不同的使用条件，人们也陆续提出了一些其它的宽带短波信道仿真模型。1997年L.Vander Perre等人用多路DSP处理方式实现了一款宽带短波信道仿真器。除此之外，还存在着一类在Watterson模型基础之上改进得到的宽带短波信道模型。Lacaze提出了一种在Watterson模型加高斯随机延迟的短波信道模型之后，Milsom同样地以Watterson模型为基础，在Watterson模型后接抛物线相位响应群延迟滤波器的仿真模型。这些模型在其各自不同的条件限制下，同样能够有效的仿真宽带短波信道特性。
以上提到的模型均属于经验型信道模型。这类信道是通过对实际测量数据统计分析，加以数学抽象得到的。经验模型的优点是结构比较简单，但是仿真参数不能与具体信道条件准确对应。为了克服上述经验型模型的这一缺点，V.E.Gherm提出了一种基于电离层物理模型的短波宽带信道模型，并以该模型为理论依据设计了软件信道模拟器。因为该模型纯粹基于信道的物理模型而得到的，因此能够更准确的仿真各种信道条件，能够模拟具体链路的信道条件。但是其仿真原理相对复杂。短波在航空通信中也具有十分重要的作用。
三、短波电离层反射信道
1、短波电离层反射信道概述
距地面60km以上的空间有一个由电子、离子等组成的电离层。电离层中的电子浓度、高度和厚度等受太阳的电磁辐射、季节的变化等会发生随机变化。当电磁波照射到电离层时，电离层中的带电粒子受激振动，向外辐射电磁波，宏观上看形成了电磁波的折射，其中有一部分会返回地面，就好像电离层对电磁波进行了反射，故将这种信道称为电离层反射信道。
短波电离层信道属于无线信道，同时也是一种随参信道。随参信道的特点是衰耗时变(快衰落、慢衰落)，时延时变，多径传播。其中，多径传播对信号的影响是，会使信号产生瑞利衰落、频率弥散、频率选择性衰落。研究表明, 短波电离层反射信道是一种时变的
信道, 通信系统的接收信号在时域、频域和空域上都有变化, 但是可以将它视作线性时变网络来加以描述[5]。电离层的多普勒效应引起的信道频率色散,造成了时间选择性衰落, 短波电离层传播的多径效应引起的信道时间色散, 造成了频率选择性衰落；不同入射角传播引起的信道角度色散, 造成了空间选择性衰落。实用中, 当空间分集的天线间距远小于相关距离时, 信道可以看作是空间慢变化信道, 三维的衰落色散信道可以简化成二维的时间——频率选择性衰落信道或频率——时间色散信道来加以讨论。电离层反射信道属于时变色散信道, 它具有时间、频率和空间三种选择性衰落, 直接影响通信系统性能。短波电离层反射信道模型可以模拟出信道的主要特性, 并可以人为地改变信道参数, 对研究短波信道特性及测试短波通信设备的性能提供很大的方便。
2、短波在电离层中的传播特性
（1）、传播模式
电离层呈多层结构，同时短波设备天线波束较宽，发射的电波射线发散性较大，导致一条通信链路可能有几种传播路径，称为多径传播或多模式传播。每一种在时延上可区分的传播路径称为一个传播模式。短波地波属于绕射传播模式，而天波传播模式情况比较复杂。通常以mXnY形式来表示某一种类的传播模式，X、Y代表反射层，m、n分别表示不同层反射次数，例如经电离层F层反射两次的传播模式可以表示成2F。
当电波沿地球表面切线传播时可以得到单跳距离最长的通信链路。不同的通信距离可能有不同的传播模式，相同的通信距离也可能有多种不同的传播模式存在，对于一条短波通信链路来说，通常是一条路径损耗最小的传播模式起主要传输作用。
（2）、可用频率
由电离层传播理论可知，并非所有频率的电磁波均能被电离层反射。对于一定电子密度电离层及一定的通信距离，能反射回地球表面的电波有一个频率最大值，称为最高可用频率（MUF），当工作频率超过该频率时，发射出去的电磁波将穿过电离层，不能被反射回地面。因此，短波通信中最高可用频率是一个非常重要的参数。最高可用频率取决于电离层电子密度的最大值及电磁波投射到电离层的入射角。
（3）多径传播
由于电离层具有垂直分层结构，并且在地磁场的作用下具有各向异性特性。加之地面能够反射短波波段的电磁波使得短波天波信道存在着经地面反射的多跳传播模式。与此同时，短波链路收发双方天线都具有一定的波束宽度，以上条件就导致了短波电离层信道中存在多径效应。通常情况下，不同传播路径有不同的长度，其到达接收端的传播延时，相位变化、幅度衰落及传输损耗均不相同。
在短波电离层反射信道中，引起多径传播的主要原因有以下几种情况：电波经电离层的一次反射和多次反射，在这种情况下的路程时延差最大，可达几毫秒，所以它不仅引起快衰落，而且还会产生多径时延失真；几个反射层高度不同，主要影响是快衰落；电离层不均匀引起的漫射现象，主要影响是快衰落；地球磁场引起的电磁波束分裂成寻常波与非寻常波，主要影响是快衰落；
（4）、衰落
与其它的无线通信方式类似，在短波通信中，信号经过电离层传播之后，接收端信号振幅随机起伏变化，称为“衰落”。信号场强的快速随机变化称为快衰落，持续时间仅几分之一秒到数十秒。信号场强的缓慢随机变化称为慢衰落。持续时间比较长，可达几分钟甚至几小时。造成信号衰落的主要原因有多径干涉，极化变动，电离层吸收变化和电离层运动等。慢衰落主要是由于电离层D层吸收变化所引起的。它是由电离层电子密度及高度的变化有关。这种慢衰落的持续时间从数分钟到几小时不等。日变化、季节变化均属于慢衰落。吸收衰落对整个短波频段会产生相同的影响。在电离层没有其它骚扰的情况下，衰落深度可达平均值以下10dB。快衰落主要是由于极化衰落和多径传播所引起的。快衰落信号的幅度有的服从瑞利分布，有的服从对数正态分布。如前文所述，由于电离层呈现出垂直分层结构特性，并且电离层的密度与高度随机变化，导致经过不同传播路径到达接收端的信号不能保持稳定的相位差，不稳定的相位差会造成信号幅度的快衰落。这种衰落主要是由于不同路径信号的干涉所造成的，因此，一般也称其为“干涉衰落＂。干涉衰落具有明显的频率选择性。并且由于短波信道的均方根时延扩展一般较大，因此相关带宽较小。从较短的观察周期来看，信号的幅度衰落服从瑞利分布。在进行短波信道仿真的时候，一般认为信道为瑞利衰落信道。信号衰落时，信号场强变化高达30dB，有时可达60～80dB。衰落时，接收端信噪比恶化，系统误码率升高，给短波通信带来很大的影响。短波信道还存在极化衰落。由于地磁场干扰，经电离层传播的平面极化波会分裂为两个椭圆极化波。当电离层的电子密度随机起伏时，每个椭圆极化波的椭圆主轴方向也随改变，在接收天线上的感应电势产生随机起伏。极化衰落也属于快衰落。一般占全部衰落的10％～15％左右。
3、短波电离层反射信道的应用
在应用方面，短波电离层信道是远距离传输的重要信道之一。因为：
(1)要求的功率较小，终端设备的成本较低；
(2)传播距离远；
(3)受地形限制较小；
(4)有适当的传输频带宽度；
(5)不易受到人为破坏。这点在军事通信上有重要意义；
短波无线电利用电离层反射进行数千乃至上万公里的远距离通信, 其电子战设备简单, 造价低廉,使用灵活机动, 坚固耐用, 信道抗毁性强, 是最基本的军事通信手段, 世界各国都不遗余力地进行研究。
短波电离层反射信道的缺点是：
(1)传输可靠性差;
(2)需要经常更换工作频率，因而使用复杂;
(3)存在快衰落与多径时延失真;
(4)干扰电平高。
四、调研体会
本篇调研报告在了解信道以及短波信道特点、影响、现状的前提下，着重对随参信道中的短波电离层反射信道做了详细的调查分析，并且经调查结果做了较为清晰的整理。通过这次调查研究，不仅加深了我对随参信道以及短波电离层反射信道的认识，也使我对于知识的思索更加严谨。
参考文献
[1]邮电部北京设计院，上海邮电设计院．电信工程设计手册12短波通信．人民邮电出版社，1991
[2]胡中豫，现代短波通信技术，国防工业出版社，2003
[3] C.Watterson,J.Juroshek,and W.Bensema.Experimental confirmation of an HF channel
model.IEEE https://www.doczj.com/doc/7911403105.html,mun.Technol，1970，18(6):792-803
[4]CCIR (International Radio Consultative Committee).Use of high frequency ionospheric
channel simulators.25th Plenty Assembly,ITU,Dubrovnik,III,rec.520-1,1986,57-58.
[5] 王亚军、张玉、解明祥，短波电离层反射信道模型的建立与仿真，电波科学学报，2004年19
卷13期
收稿日期:2003-09-10 基金项目:国家自然科学基金资助项目/个人移动卫星通信电波传播特性研究0(60172006) 作者简介:1.符世钢(1979-),男,云南安宁人,云南大学信息学院通信与信息系统专业在读硕士研究生,主要从事 移动通信关键技术研究; 2.任友俊(1973-),男,云南宣威人,曲靖师范学院计科系讲师、工学硕士,主要从事网络通信及其编程研究; 3.申东娅(1965-),女,云南昆明人,云南大学信息学院副教授,主要从事移动通信研究. 卫星移动通信信道特性分析 符世钢1,任友俊2,申东娅3 (1.3.云南大学信息学院,云南昆明 650091;2.曲靖师范学院计科系,云南曲靖 655000) 摘 要:卫星移动通信作为地面移动通信的补充,是实现全球个人通信的必不可少的手段之一,同时也是目前发展最迅速的通信技术之一.卫星移动通信具有卫星固定业务和移动通信双重特点,其电波传输距离远,经历的环境特殊,导致其信道特性远比地面系统复杂.因此,研究其信道特性是设计出高效实用的通信系统的关键环节.本文对其信道特性进行了具体深入的分析,并对某些衰减因素的解决措施作了简要探讨. 关键词:卫星移动通信;信道特性;传输损耗;多普勒频移 中图分类号:TN927+123 文献标识码:A 文章编号:1009-8879(2003)06-0071-04 卫星移动通信是指利用卫星实现移动用户间或移动用户与固定用户间的相互通信.近年来地面蜂窝移动通信系统得到了飞速发展,但是它的覆盖范围有限,仅能为人口集中的城市及其附近地区提供服务.为了获得全球范围的无缝覆盖,实现名符其实的全球个人通信,不得不引入卫星移动通信来作为地面移动通信的补充.卫星移动通信具有覆盖面积大、业务范围广、适用于各种地理条件等优点,在过去二三十年中发展十分迅速,成为极具竞争力的通信手段之一. 与地面移动通信系统不同,卫星移动通信系统的电波传播要经过漫长的距离,其间要受到多种因素的干扰.这大大增加了接收信号的波动性,成为保证通信质量的最大障碍.为此,研究信道特性成为设计通信系统的首要任务.本文将对其进行具体分析. 1 传输损耗 卫星移动通信中电波传播要经过对流层(含云层和雨层)、平流层直至外层空间,传输损耗大致为自由空间传输损耗与大气损耗之和.111 自由空间传输损耗 在整个卫星无线路径中自由空间(近于真空 状态)占了绝大部分,因此,首先考虑自由空间传播损耗.卫星移动通信系统无线链路与大尺度无线电波传播模型类似,在自由空间模型中,接收功率的衰减为T-R 距离的幂函数[1] .当发射和接收天线均具有单位增益时,自由空间路径损耗为:L f =10lg( 4P K d )2=20lg(4P 3@108 d f )(db)(1)当d 取km 、f 取GHz 为单位时,可简化为下式: L f =92145+20lgd +10lg f (db) (2) 112 大气层损耗 大气层在卫星无线路径中所占比例不大,但却是最不稳定的区域,其损耗是卫星移动通信最具特色的信道特征之一.伴随着天气的变化,降雨、降雪、云、雾等都不可避免地对穿透其中的电波产生损耗,个别极恶劣的天气甚至会造成通信信号的中断.由于各种客观条件的限制,目前对其损耗只能通过实际观测积累数据并由此总结出一些经验公式. 在各种天气引起的损耗因素中,降雨损耗所占的比例最大且具有代表性.在雨中传播的电波会受到雨滴的吸收和散射影响而产生衰落.此时引入降雨衰减系数的概念,即由降雨雨滴引起的每单位路径上的衰减R ,R 如下式所示: 第22卷 第6期 2003年11月 曲 靖 师 范 学 院 学 报 JOURNAL OF QUJING TEACHERS COLLE GE Vol.22 No.6Nov.2003
短波信道模拟的计算机仿真 Simulation of HF Channel LI Ren-yan1, HOU Qing-song2 (1. Unit 95486 of PLA, Chengdu 610041, China; 2. Telecommunication Engineering Institute, Air Force Engineering University, Xi 'an 710077, China) ：In the simulation of communication system, the approximation degree of actual channel simulated by a channel simulator affects the effectiveness of the performance parameters obtained with communication system simulation directly. Therefore, it is essential to develop the high-performance simulator for HF channel. The principle of Watterson model which is a widely used for HF ionosphere channel is described. According to the parameters given by MIL-STD-188- 141B, the implementation scheme of HF channel simulator is presented. The computer simulation demonstrates the effectiveness of the algorithm. Keywords：HF channel; Watterson model; fading channel; Matlab simulation 0 引言
无线信道传播特性分析总结 班级学号姓名 随着科学技术的发展，无线通信已经渗透到我们生活的各个方面，对我们的生活工作有着巨大的影响。在无线通信系统中，无线通信的信道的特性对整个系统有着巨大的影响。 1、无线信道的概念 要想搞明白无线信道具有哪些特性，就要先了解什么是无线信道。信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻，对于无线电波而言，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，我们想象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。信道具有一定的频率带宽，正如公路有一定的宽度一样。 与其它通信信道相比,无线信道是最为复杂的一种,其衰落特性取决于无线电波传播环境。不同的环境,其传播特性也不尽相同。无线信道可能是很简单的直线传播,也可能会被许多不同的因素所干扰,例如:信号经过建筑物,山丘,或者树木所有反射而产生的多径效应,使信号放大或衰落。在无线信道中,信号衰落是经常发生的,衰落深度可达30。对于数字传输来说,衰落使比特误码率大大增加。这种衰落现象严重恶化接收信号的质量,影响通信可靠性。移动信道与非移动点对点无线信道相比,信号传输的误比特率前者比后者高106倍。 另外,在陆地移动系统中,移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域,其天线将接收从多条路径传来的信号,再加移动台本身的运动,使得信号产生多普勒效应,并且信道的特性也随时间变化而变化,增加了信号的不确定性,使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。所以,与传统模型相比,无线信道多径数目增多,时延扩展加大,衰落加快。 2、无线信道的特性 信号从发射天线到接收天线的传输过程中，会经历各种复杂的传播路径，包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机组合。同时，电波在各条路径的传播过程中，有用信号会受到各种噪声的污染，包括加性噪声
20XX年高中测试 高 中 试 题 试 卷 科目： 年级： 考点： 监考老师： 日期：
第三章动物稳态维持的生理基础 第一、二节神经冲动的产生和传导反射活动的基本原理 1．(20XX·徐州模拟)在用脊蛙(去除脑保留脊髓的蛙)进行反射弧分析的实验中，破坏缩腿反射弧在左后肢的部分结构，观察双侧后肢对刺激的收缩反应，结果如下表： 上述结果表明，反射弧的被破坏部分可能是() ①感受器和传入神经②感受器和效应器③感受器④传入神经和效应器⑤传入 神经和传出神经 A．②或④或⑤ B. ②或③或④ C．②或③或⑤D．①或②或⑤ 解析：根据表格中在破坏前刺激此脊蛙的左或右后肢，左、右后肢都要收缩，说明左、右后肢都有感受器、传入神经、传出神经、效应器，且左或右后肢的反射弧间能交叉连接。破坏缩腿反射弧在左后肢的部分结构后，刺激左后肢，左、右后肢都不收缩，说明破坏部位可能是感受器或传入神经；刺激右后肢，左后肢不收缩而右后肢收缩，说明破坏部位可能是传出神经或效应器，综合两个实验可知，破坏部位可能是感受器和传出神经或感受器和效应器或传入神经和传出神经或传入神经和效应器。 答案：A 2．(20XX·宁夏高考)下列对于神经兴奋的叙述，错误的是() A．兴奋部位细胞膜两侧的电位表现为膜内为正、膜外为负 B．神经细胞兴奋时细胞膜对Na＋通透性增大 C．兴奋在反射弧中以神经冲动的方式双向传递 D．细胞膜内外K＋、Na＋分布不均匀是神经纤维兴奋传导的基础 解析：本题主要考查神经兴奋的产生及传导的特点。受到一定强度的刺激时，钠离子通
道打开，导致Na＋大量内流，所以由外正内负转变为外负内正；兴奋在神经元之间的传递是通过突触完成的，只能单向传递，在神经纤维上可以(不一定)双向传导。 答案：C 3．(20XX·山东高考)如图表示枪乌贼离体神经纤维在Na＋浓度不同的两种海水中受刺激后的膜电位变化情况。下列描述错误的是() A．曲线a代表正常海水中膜电位的变化 B．两种海水中神经纤维的静息电位相同 C．低Na＋海水中神经纤维静息时，膜内Na＋浓度高于膜外 D．正常海水中神经纤维受刺激时，膜外Na＋浓度高于膜内 解析：神经元细胞膜受到一定强度的刺激后，钠离子通道打开，钠离子大量内流导致膜电位由“外正内负”变为“外负内正”，所以a可以表示正常电位变化；静息电位由图可知是相同的，均为“外正内负”。 答案：C 4．(新题快递)如图表示一个神经元在一次兴奋后，将兴奋传递给另一个神经元的过程。下面相关叙述正确的是() A．a处和c处的动作电位是同步发生的 B．从图可看出c处先产生兴奋再传到a处引起兴奋 C．a处产生的动作电位表现为内负外正 D. 兴奋由a→b→c的传递过程中的信号变化为电信号→化学信号→电信号 解析：兴奋在两个神经元之间传递是通过突触实现的，从突触前神经元传到突触后神经元，前后是不同步的，信号变化为电信号→化学信号→电信号。 答案：D 5．(20XX·江苏名校联考)如图表示刺激强度逐渐增加(S1～S8)时下一个神经元膜电位的变化规律，下列叙述正确的是()
室内LED可见光通信信道特性分析 陈旭 （桂林电子科技大学信息与通信学院） 【摘要】针对室内无线光通信系统中以高亮度发光二极管（LED）照明灯作为通信信号发射源的特点，建立的信道模型，分析了由于各个LED 发射端到接收端的距离差而引起的多径效应对通信系统的影响. 【关键词】光无线通信；多径效应 Channel characteristic analysis for Indoor LED Wireless Optical Communication Chen xu (Gulin university of electronic technology Information and communication Institute) 【Abstract】Aiming at the LED lights as the signal source for indoor optical wireless communication system, this paper establish the channel model and discusses the multi-path effects resulted from the different distance of each LED to the receiver, 【Key words】optical wireless communication; multi-path effects
1 引言 LED 与传统照明设备相比，具有使用电压低、功耗低、寿命长、易于小型化等优点，它另外的突出优点是响应灵敏度非常高、调制性能好、发射功率大，适合作为中短距离超高速无线光通信系统的光源。利用白光LED 发光特性，将信号调制到可见光上进行传输，可以构成LED 可见光无线通信系统。室内LED可见光无线通信系统的提出基于LED灯的照明性质和调制能力，在系统中需要考虑LED光源的发光原理和参数指标之外，还要考虑通信信道的特性对其影响。 2 室内LED可见光通信链路分析 室内无线光通信的基本链路方式有很多种[1]。在本文描述的LED可见光无线通信系统中，假设LED室内照明灯固定在天花板上，以其为信号光源的通信链路主要有两种形式：直射式视距链接和漫射链接，如图1所示。 (a)直射式视距链接 (b)漫射链接 图1可见光LED用于室内通信时的光链路方式 在直射式视距链路中，LED光源发出的光直接照射到接收机的探测器表面上，优点是信号光源功率利用率高、容易实现高速数据链接，然而该链路要求光信号收端和发端始终对准连接，容易因链路上存在的障碍物而阻断。在以墙面反射为主的漫射链路中，系统为了获得更大的接收功率，接收机的探测器视角一般都比较大，虽然降低了对方向性的要求，系统不易受阴影效应影响，但链路中存在的多径效应会限制信号传输速率。 3 室内无线光通信信道模型建立 无线光通信系统多采用光强度调制（IM）和直接检测技术（DD）。图2为一个简单的基于可见光LED、采用IM-DD技术[2]的室内无线通信信道模型。在IM0-DD的调制系统中，无论需要传输的通信信号是基带信号还是频带信号，由于LED瞬时发射功率不可能为负值，所以必须加一个直流偏置，以保证LED端输入电信号X(t)为非负信号，可表示为：
一、瞳孔的神经支配瞳孔的大小及反应受交感神经与副交感神经支配，此两种神经相互协调、相互作用，以控制瞳孔的变化。 1.副交感神经支配瞳孔的副交感神经起源于中脑的第Ⅲ对颅神经的缩瞳核，又称艾-魏核。该核位于中脑导水管腹侧动眼神经核的前端，左右各一，由小型细胞集团构成，从此核发出的副交感神经纤维伴随动眼神经走行，从大脑脚底动眼神经沟内出脑，于大脑后动脉和小脑上动脉之间向前行经天幕裂孔入中颅窝穿海绵窦，经眶上裂入眶，沿下斜肌神经纤维进入睫状神经节交换神经元，再经睫状短神经支配瞳孔括约肌和睫状肌，管理瞳孔的收缩和瞳孔调节作用。 2.交感神经支配瞳孔的交感神经起源于广泛大脑皮质，当刺激额叶中央后回或颞上回时，皆可引起双侧瞳孔散大。从以上部位发出纤维经内囊到丘脑下部(漏斗的外侧，是第二级瞳孔散大中枢)，又从该部发出纤维经中脑、桥脑中线处入延脑网状结构，下行至脊髓睫状中枢，此中枢位于C8-T1的侧角细胞，从该中枢发出纤维至交感神经干，经颈下神经节、颈中神经节至颈上神经节交换神经元，从此神经节发出节后纤维加入颈内动脉丛，经颈内动脉孔入颅腔，沿三叉神经眼支，经眶上裂入眶至睫状神经节，再由鼻睫神经和睫状长神经分布于瞳孔开大肌、上睑平滑肌(睑板肌)及眼眶平滑肌，使瞳孔散大。 二、常见瞳孔正常反应要了解瞳孔异常必须先了解瞳孔的正常反应。常见瞳孔正常反应有以下几种。 1.瞳孔光反射光线照射入眼或光线的强度突然增强，瞳孔立即缩小；光线强度减弱或移去，瞳孔又立即散大，这种瞳孔对光线强弱变化的反应称瞳孔反射，临床上又将其分为直接光反射与间接光反射。光线照射一眼，被照射眼瞳孔立即缩小，称之为直接光反射，与此同时，对侧未被照射眼瞳孔也缩小，后者被称为瞳孔间接光反射。 2.瞳孔集合反射双眼注视远目标，然后立即注视眼前近距离物体时，瞳孔立即缩小，先注视眼前近目标，然后注视远处时，瞳孔立即散大，这种瞳孔随着注视目标远近而发生的变化，称为瞳孔集合反应，或称瞳孔的近反应或调节反应。瞳孔集合反射有两种：①由意志支配的随意的瞳孔集合反射，如注视鼻尖时双眼集合，瞳孔收缩；②反射性的，如注视一个移动的目标逐渐由远到近或由近到远时引起的瞳孔反应。 3.瞳孔闭睑反射眼睑闭合时，瞳孔缩小；或当用手强行分开眼睑而患者企图用力闭眼时，瞳孔也呈现收缩，这种瞳孔反射称之为瞳孔闭睑反射或称眼轮肌反射。这种瞳孔的闭睑反射为一种单侧性反射，对侧瞳孔没有变化，当瞳孔光反射及集合反射均消失时，如果此反射存在，则证明瞳孔括约肌及光反射弧完好无损，临床上可利用这一反射判断瞳孔运动的下行通路有无损害。 4.瞳孔三叉神经反射当眼球的角膜、结膜或眼睑受刺激时瞳孔即缩小，称为瞳孔三叉神经反射。这种反射是双侧性的，不仅受刺激的瞳孔发生收缩，而且对侧未受刺激的瞳孔也同时发生收缩。 5.瞳孔的前庭性反射内耳前庭器官受到刺激时出现瞳孔变化，如用冷水、热水刺激内耳迷路，或用旋转方法刺激迷路，可引起瞳孔先轻度缩小，继之散大的反应，称之为瞳孔前庭反射。 6.耳蜗瞳孔反射强烈的声音刺激时，瞳孔可以散大，这种反射是双侧性的，但受刺激侧瞳孔的反应往往更明显，这种由耳蜗神经受刺激而发生的瞳孔反应，称之为蜗瞳孔反射。 7.迷走神经紧张性瞳孔反射深吸气时瞳孔也扩大，深呼气时瞳孔缩小，这
短波信道特性研究 【摘要】短波通信干扰严重，针对短波信道特性进行研究，找出影响通信质量的要素，提出改善通信质量的两种方法。 【关键词】短波；信道；误码率 短波信道频带窄、多径现象非常严重、时延较大、多普勒频移大和衰落严重。一般情况下短波信道的带宽为3.7KHz，信号传输路径为2～4条，时延典型值为2ms，多普勒频移高达20Hz至50Hz，在高纬度地区曾实测达73Hz，另外在信号传输过程中伴随着瑞利衰落，这使得短波信道十分复杂恶劣，造成短波通信的通信质量提高十分困难。但是随着科技的发展，短波通信的性能还是得到了巨大的提高[1]。 短波通信主要依靠电离层的反射来进行通信，因此，电离层的状态将直接影响短波通信的质量。短波通信中的多径现象非常严重、时延较大、多普勒频移大和衰落严重很大程度上就是由电离层的不均匀、时变和色散造成的[2]。 1.多径效应 短波通信时，发射端发出的同一电磁波信号经过不同的途径和不同的传输时延到达接收端的现象。多普勒展宽就是由多径效应引起的。 当发射端发射信号时，部分信号只经过电离层一次反射就到达接收端；部分信号在经电离层反射回地面后再次被反射到电离层，经电离层第二次反射到达接收端；有的信号甚至需要经过电离层三至四次反射后才到达接收端。多径现象中一般为2、3、4条路径，出现概率为85%，其中以出现3条路径的情况最多[3][4]。另外，经大量的数据统计：在中长距离传输系统中，绝大部分的多径时延在0.2～5ms之间，但是极少情况下最大时延达8ms[5]。一般情况下，99.5%的多径时延不小于0.5ms，50%的多径时延不小于1.4ms，仅有0.5%的多径时延超过5ms。 2.衰落现象 衰落现象是指接收端接收到的信号幅度随着时间无规则变化的现象。衰落在短波通信中分为快衰落和慢衰落。持续时间较短并且连续出现的衰落称为快衰落；而持续时间相对比较长的衰落是慢衰落。 2.1快衰落 快衰落的成因主要是多径现象。随着时间的推移，电离层的密度、高度总是呈现随机的变化，这使得电磁波信号的传输路径也不停随机变化。接收端接收到受多径影响的同一信号间的相位差不再恒定，造成合成信号的幅度发生随机改变。因此，这种因接收端收到的电磁波信号的相位干涉所造成的衰落也称“干涉
第 章 àààààààààààààààààààààààààààààààààààààààààà 信道与噪声 大纲要求 信道的定义、分类和模型； 恒参信道的传输特性及其对信号传输的影响； 随参信道传输媒质的特点，多径传播对信号传输的影响；信道容量的概念，香农公式；信道加性噪声的统计特性。 内容提要 信道的定义和分类 信道是指以传输媒质为基础的信号通道K 有狭义信道和广义信道之称 狭义信道 狭义信道仅指传输媒质 分为有线信道和无线信道两类 有线信道包括明线 对称电缆 同轴电缆及光纤等 无线信道包括地波传播 短波电离层反射 超短波或微波视距中继 人造卫星中继 散射及移动无线电信道等 图 调制信道与编码信道 广义信道 广义信道除了包括传输媒质外K 还包括有关的转换装置K 如发送设备 接收设备 馈线与天线 调制器 解调器等 这种在狭义信道的基础上K 扩大范围的信道称为广义信道 它的引入为通信系统的一些基本问题的研究带来了方便 广义信道按照它包括的功能K 又可分为调制信道 编码信道等K 如图 所示 调制信道是为了方便研究调制与解调问题而定义的 这时我们所关心的是调制器输出
的信号形式 解调器输入端信号与噪声的最终特性 编码信道是为了便于研究数字通信系统中的编码与译码问题而定义的 其范围指图 中编码器输出端至解码器输入端的部分 需要指出K 如果研究的对象和关心的问题不同K 还可以定义其它形式的广义信道 无论何种广义信道K 传输媒质是其主要部分K 通信效果的好坏K 在很大程度上将依赖于传输媒质的特性 图 调制信道模型 信道的数学模型 建立信道模型的目的是为了描述实际物理信道的特性K 它有助于通信系统的分析和设计 调制信道模型 调制信道是为研究调制与解调问题而定义的 一种广义信道 根据调制信道的几点共性K 其模型一般可抽象为输出端叠加有噪声的二端口I 或多端口J 的线性时变网络K 如图 所示 其输入与输出关系如下M s I u J t p I u J o I u J g P t j I u J Q o I u J I J 式中K t j I u J 为输入的已调信号N t p I u J 为信道对输入信号的响应波形N o I u J 为加性噪声K o I u J 独立于t j I u J N g P Q 反映了信道的特性K 不同的物理信道具有不同的特性 一般情况下K g P t j I u J Q 可以表示为信道单位冲激响应d I u J 与输入信号的卷积K 即t p I u J d I u J H t j I u J I J 或 T p I J D I J T j I J I J 其中K D I J 表示信道传输特性 对于信号来说K D I J 可看成是乘性干扰 因此K 分析信道对信号的具体影响K 归结为了解d I u J I 或D I J J 与o I u J 的特性 根据信道传输特性D I J 不同的时变特性K 调制信道又可分为恒参信道和随参信道两大类 若D I J 基本不随时间变化K 即信道对信号的影响是固定的或变化极为缓慢的K 这类信道称为恒定参量信道K 简称恒参信道 如架空明线 电缆 中长波地波传播 超短波及微波视距传播 卫星中继 光导纤维以及光波视距传播等都属于恒参信道 若D I J 随时间随机快变化K 这类信道称为随机参量信道K 简称随参信道 如短波电离层反射信道 各种散射信道 超短波移动通信信道等 常见的随参信道有陆地移动信道 短波电离层反射信道 超短波流星余迹散射信道 超短波及微波对流层散射信道 超短波电离层散射以及超短波超视距绕射等信道 在常用物理信道中K D I J 的特性有以下三种典型形式M I J D I J 是常数K 或在信号频带范围之内是常数 这类信道模型如图 所示 该信道的输出为 s I u J t p I u J o I u J d t j I u J o I u J I J 式中K d 是信道衰减因子K 通常可取d N 由于加性噪声o I u J 通常是一种高斯噪声K 该信道模型通常称为加性高斯噪声信道 它在通信系统的分析和设计中是常用的K 也是最主要的信道模型
短波宽带通信系统的信道建模仿真及优化 3.1信道建模的概念 以往人们对于短波信道的理解很大程度上局限于窄带过程。近来，由于扩频大容量短波通信的需求发展，宽带短波信道的特征得到了广泛的研究。 对于短波信道，损耗和畸变是最主要的两种传输影响。它包括自由空间传播损耗、电离层吸收损耗、多跳地面反射损耗和一些额外系统损耗。信号畸变包括：信道参数时变、多径传播和信号色散。 一般来讲，多径时延又可分为inter-modal和intra-modal两种形式。Inter-modal延迟包括multimode（多模式包括多层模式、O模式和X模式以及高低仰角模式等）和multi-hop（多跳模式）情况，这种情况下主要引起码间串扰。Intral-modal延迟由地理场强影响、电离层不均匀性和电离层介质的色散特性引起的，在这种情况下将引起信号脉冲畸变，这种情况下限制了信道的带宽。 本章，我们将重点介绍两种比较常用的信道模型，即Watterson信道模型和ITS信道模型，并且在MATLAB平台上对两种模型进行了仿真分析，其中重点讨论了ITS模型，并对该模型进行了改进分析。 3.2基于统计模型的短波信道模型 对短波信道建模具有里程碑意义的是沃特森在1970年发表的一篇文章，文章中提出了一种静态模型，并在大气中进行了实验验证。此静态模型可以描述为高斯散射增益抽头延迟线模型，即Watterson模型。 Watterson信道模型是经典的窄带短波信道模型，在这个模型中，信道衰落是瑞利幅度分布，而在每种传播模式中多普勒扩展的功率谱满足高斯分布。Watterson模型没有定义延时扩展的形状，认为各个多径传输模式中不存在延时扩展。其有效带宽仅为10kHz。在与高纬度电离层和近赤道电离层有关的应用中，Watterson模型过于简单，例如，在高纬度，多普勒谱通常不是高斯型的。 上个世纪90年代后期，美国电信科学协会(ITS)发表了一篇迄今最为权威的宽带信道模型仿真器实现方法的论文，后被广泛称为ITS模型。ITS模型适用于宽带和窄带两种情况，可看作Watterson模型的一种扩展。 美国ITS提出了一种更复杂的电离层信道模型。这个模型是作为宽带模型提出的，但也适用于窄带模型。在ITS模型中，总的信道冲击响应定义为所有传输模式冲击响应之和，它
短波数传电台通信系统关键技术研究 由于民用航空短波数据链(High Frequency Data Link,HFDL)通信系统具有技术成熟、成本低、功耗低、灵活度高、通信范围广等特点,在军事及民用领域具有广阔的应用及发展空间。由于短波信道具有多径效应及干扰等特点,因此接收端需进行均衡处理。现有的均衡技术在信道环境恶劣时性能较差,因此需要研究具有更高性能的均衡技术。本文以基于HFDL的短波数传通信系统为研究对象,以实现HFDL 信号的高效接收为目标,进而为地面监控站对远距离飞机实施监控提供技术手段。在构建HFDL短波数传通信系统模型的基础上,重点研究基于Turbo均衡的HFDL短波数传通信系统的多径信道适应技术。具体内容概述如下:首先,依据HFDL协议及相关原理,通过研究信号的特征及系统传输方案,对系统操作流程及关键模块的原理进行描述,并建立基于HFDL的短波数传通信系统模型。其次,分析短波信道特性对基于HFDL的短波数传通信系统性能的影响,并仿真分析了采用传统短波信道适应技术(如LMS均衡)的现有系统的性能。再次,由于Turbo均衡技术联合均衡及译码处理,较常规均衡技术具有更强的抗多径效应能力,因此,以进一步提升基于HFDL的短波数传通信系统的短波信道适应能力为目标,着重研究了Turbo均衡的工作原理,及其对基于HFDL的短波数传通信系统构架和关键模块改造的需求。在此基础上,对均衡器及译码器中的算法进行研究、推导及仿真。最后,将Turbo均衡技术应用至HFDL系统中,改进了短波数传通信系统设计方案。由于联合均衡译码中传递的是软信息,且接收端需采用具有反
馈循环的迭代结构,因此完成了信道译码由原有的硬判决算法改为软判决算法的改进,及交织解交织及加扰解扰处理部分由“硬”转“软”的改进,由此完成优化设计。通过完成信号处理流程的仿真,验证了Turbo均衡器以及改进系统的性能。通过与原系统进行对比分析,证明了改进的短波数传电台通信系统可大幅提升接收性能,且具有良好的工程可实现性。
第三章动物稳态维持的生理基础 第二节反射活动的基本原理 课前导学 知识回顾 １．人体神经调节的基本方式是________，它是在中枢神经系统（脑和脊髓）的参与下，人和动物体对体内和外界环境的各种刺激发生的规律性反应。分为_________和__________两种类型。 2．反射弧是完成_______________的结构基础。 ３．兴奋在神经纤维上以___________形式传导，传导的方向是__________，与_________________的方向一致。新知预习 4．写出反射弧模式图中标号结构的名称 5．突触的结构 A._________ 突触 B._________ C._________ 其他结构：D._________、E.______、F._________、G.________。 6．反射中枢担负着对传入的神经冲动进行_______、_______、________的功能，是整个反射弧的____________。 ①二元反射弧：最简单，中枢由传入与传出神经元的________和___________构成，如_____反射的反射弧。 ②三元反射弧：在传入神经元与传出神经元之间增加了一个___________，如____反射的反射弧。 ③具有多个中间神经元的反射弧：绝大多数反射弧属于此类，中间神经元越________，反射中枢分析和综合能力就越强。 课中探究 探究点一：反射弧的构成和反射中枢 归纳提升 1．一个完整的反射活动必须保证反射弧的五个环节完整，所以仅靠一个神经元是不能完成的，至少需要2个神经元（1个感觉神经元和1个运动神经元）。 2．反射弧中传入神经和传出神经的判断： ①根据是否具有神经节：有神经节的是传入神经。 ②根据脊髓灰质中的突触结构：神经递质只能从突触前膜释放，作用于突触后膜。 ③根据脊髓灰质结构判断：与前角(膨大部分)相连的为传出神经，与后角(狭窄部分)相连的为传入神经。3．反射弧中任何一个环节中断，反射即不能发生，必须保证反射弧结构的完整性。特别需要注意的是，如果仅仅是感受器受损，刺激传入神经，效应器也会有应答反应，但这不属于反射。“吃糖感觉到甜”也不属于反射。 精讲精练 【例1】反射和反射弧的关系是() A．反射活动可以不通过反射弧实现
无线信道传播特性分析总结 姓名随着科学技术的发展，无线通信已经渗透到我们生活的各个方面，对我们的生活工作有着巨大的影响。在无线通信系统中，无线通信的信道的特性对整个系统有着巨大的影响。 1、无线信道的概念要想搞明白无线信道具有哪些特性，就要先了解什么是无线信道。信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻，对于无线电波而言，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，我们想象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。信道具有一定的频率带宽，正如公路有一定的宽度一样。与其它通信信道相比,无线信道是最为复杂的一种,其衰落特性取决于无线电波传播环境。不同的环境,其传播特性也不尽相同。无线信道可能是很简单的直线传播,也可能会被许多不同的因素所干扰,例如:信号经过建筑物,山丘,或者树木所有反射而产生的多径效应,使信号放大或衰落。在无线信道中,信号衰落是经常发生的,衰落深度可达30 ?B。对于数字传输来说,衰落使比特误码率大大增加。这种衰落现象严重恶化接收信号的质量,影响通信可靠性。移动信道与非移动点对点无线信道相比,信号传输的误比特率前者比后者高106倍。另外,在陆地移动系统中,移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域,其天线将接收从多条路径
传来的信号,再加移动台本身的运动,使得信号产生多普勒效应,并且信道的特性也随时间变化而变化,增加了信号的不确定性,使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。所以,与传统模型相比,无线信道多径数目增多,时延扩展加大,衰落加快。 2、无线信道的特性信号从发射天线到接收天线的传输过程中，会经历各种复杂的传播路径，包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机组合。同时，电波在各条路径的传播过程中，有用信号会受到各种噪声的污染，包括加性噪声(如高斯白噪声)、乘性噪声的污染，因而会出现不同情形的损伤，严重时，会使有用信号难以恢复。无线信号在传播时，不仅存在自由空间固有的传输损耗，还会受到由于建筑物、地形等的阻挡而引起信号功率的衰减，这种衰减还会由于移动台的运动和信道环境的改变出现随机的变化。下面将对无线信道的一些特性来进行分析。 2、1 大尺度衰落通常情况下，当接收机和发射机之间的相对位置在1-lOm的范围内变化时，接收信号功率的平均值基本保持不变。但当它们的相对位置的改变远超过上述范围时，接收信号的平均功率将会有几个数量级的变化。大尺度衰落正是用来描述接收机和发射机之间的距离有大尺度变化时，接收信号平均功率值的变化规律。在自由空间传播条件下，接收机接收的平均功率Pr可由下式给出：
关于短波电离层反射信道的调研报告 摘要 电离层反射传播是短波通信的主要传播方式。短波电离层反射信道既属于无线信道，也属于随参信道。本篇调研报告在调研短波通信优缺点以及短波通信研究现状的基础上，着重对短波电离层反射信道的特性、影响和现状做了详细的阐述。 关键词：短波通信随参信道短波电离层反射信道 一、引言 信道（Channel），通俗地说，是指以传输媒质为基础的信号通路。具体地说，信道是指由有线或无线电线路提供的信号通路。信道的作用是传输信号，它提供一段频带让信号通过，同时又给信号加以限制和损害。 通常，我们将仅指信号传输媒介的信道称为狭义信道。目前采用的传输媒介有架空明线、电缆、光导纤维（光缆）、中长波地表波传播、超短波及微波视距传播（含卫星中继）、短波电离层反射、超短波流星余迹散射、对流层散射、电离层散射、超短波超视距绕射、波导传播、光波视距传播等。接下来就针对短波电离层反射信道做详细的阐述。 二、短波通信 1、短波通信概论 短波按照国际无线电咨询委员会（CCIR）的划分，使用CCIR划分的九个无线电频段中的第七个频段一高频频段（波长为100m～10m，频率为3MHz－30MHz）。利用短波进行的无线通信称为短波通信，又称为高频（HF）通信。在实际应用中，人们为了能够充分地利用短波近距离通信的优点，也把中波的高频段（1.5MHz－3MHz）划归到短波波段中，因此短波通信实际使用的频率范围扩展为1.5MHz－30MHz。短波通信可以利用地波传播，但主要是利用天波传播。短波的地波传播方式受地面吸收而衰减的程度比长波及中波要大。地波的传播损耗随频率的升高而递增，即使在频率较低的短波波段，发射功率不是特别大的的情况下，传输距离也只有几十千米。因此短波地波仅适用于近距离传播。天波是依靠电离层的一次或多次反射而实现远距离传输的。通常，倾斜投射到电离层的电磁波经电离层反射后可以传到几千公里外[1]。因而电离层反射传播是短波通信的主要传播方式。天波传播因为受到电离层不稳定性影响，信道参数不断变化。因此短波天波信道为变参信道。正因为如此，电离层的结构、特性、变化规律对短波通信系统的构成、信号形式、调制方式及应用范围产生重大影响。 2、短波通信的主要优缺点[1][2]
第三章 信道、干扰与目标特性 3.1 水声信道特性 3.1.1 稳定单途信道－自由空间的传播 在理想介质自由空间中，信号传输过程如果用一网络来表示，则其脉冲响应为 ()()0τ-τδ=τh （3.1.1） 而传输函数为 ()0ωτ-=ωe H （3.1.2） 式中0τ为发射点至接收点的传播时间。 在实际海洋中，由于各个频率的吸收系数不同，高频衰减比低频衰减要大的多，传输函数的模()ωH 不在等于1，而是随着频率的增高而衰减，这时脉冲响应也不在是δ脉冲，而是有一定宽度的，其展宽程度与距离等因素有关。 3.1.2 稳定多途信道－海底、海面反射以及声速梯度引起折射产生的影响 实际海洋不可能是一个自由空间，它存在着海面和海底两个界面。由于温度、盐度和静压力的影响，海洋中不同深度声速是不同的，存在着声速垂直分布，这就会使声波产生折射。上下边界的反射和在水中的折射使得实际海洋信道不是单途径信道而是多途径信道。如果我们把海洋看成是一个具有平滑的上下边界的分层不均匀介质，声波在其中传播将产生稳定的多途信号。在已知声速－深度分布曲线时，可用射线理论或简正波理论来预测多途结构。 图3.1.1分别给出相应的多途信号的理论预测图和实际图。 图3.1.1 多途信号的理论预测图和实际图
图3.1.2 a 给出存在跃层时浅海传播的多途结构；b 给出相应的多途信号。图中给出了声源和接收点同在跃层上和分别在跃层上下的两种情况。 图3.1.2 ( a) 存在跃层时浅海传播的多途结构 (b) 相应的多途信号 稳定多途信号用网络来表示时，其脉冲响应可用如下形式来表示： ()()∑= τ-τδ=τh i （3.1.3） 式中i τ为各个途径信号的时延值。 传输函数为 ()e A H ωτ- = ∑=ω （3.1.4） 由于多途信号间的干涉，()ωH 随频率变化有起伏。 3.1.3 时空变信道 (1) 随机时变信道－随机起伏海面、粗糙海底、不均匀介质产生的影响 由于海面是随机起伏，海底是粗糙不平的，海水存在着宏观的分层不均匀，微观的随温度起伏、湍流、涡流、内波等因素的影响，使得多途信道不是稳定的而是随机时变的，这时脉冲响应函数应该是时间的随机函数。一个实际信道的脉冲响应可表示为
1．以下属于恒参信道的是（）。 A．微波对流层散射信道 B．超短波电离层散射信道 C．短波电离层反射信道 D．微波中继信道 2．改善恒参信道对信号传输影响的措施是（）。 A．采用分集技术 B．提高信噪比 C．采用均衡技术 D．降低信息速率3．随参信道所具有的特点是（）。 A．多经传播、传输延时随时间变化、衰落 B．传输损耗随时间变化、多经传播、衰落 C．传输损耗随时间变化、传输延时随时间变化、衰落 D．传输损耗随时间变化、传输延时不随时间变化、多经传播 4．根据信道的传输参数的特性可分为恒参信道和随参信道，恒参信道的正确定义是（）。 A．信道的参数不随时间变化 B．信道的参数不随时间变化或随时间缓慢变化C．信道的参数随时间变化 D．信道的参数随时间快速变化 5．以下信道属于随参信道的是（）。 A．电缆信道 B．短波信道 C．光纤信道 D．微波中继信道 6．调制信道的传输特性不好将对编码信道产生影响，其结果是对数字信号带来（）。 A．噪声干扰 B．码间干扰 C．突发干扰 D．噪声干扰和突发干扰7．改善随参信道对信号传输影响的措施是（）。 A．提高信噪比 B．采用分集技术 C．采用均衡技术 D．降低信息速率8．连续信道的信道容量将受到“三要素”的限制，其“三要素”是（）。 A．带宽、信号功率、信息量 B．带宽、信号功率、噪声功率谱密度 C．带宽、信号功率、噪声功率 D．信息量、带宽、噪声功率谱密度 9．以下不能无限制地增大信道容量的方法是（）。 A．无限制提高信噪比 B．无限制减小噪声 C．无限制提高信号功 D．无限制增加带宽 10．根据香农公式以下关系正确的是（）。 A．信道容量一定，信道的带宽越宽信噪比的要求越小； B．信道的容量与信道的带宽成正比； C．信道容量一定，信道的带宽越宽信噪比的要求越高； D．信道的容量与信噪比成正比。 11．起伏噪声是加性噪声的典型代表，起伏噪声包括：、和。 12．当无信号时，则传输信道中将加性干扰，乘性干扰。 13．信道对信号的影响可分为两类，一类是干扰、另一类为干扰。 14. 将乘性干扰k(t)不随或基本不随时间变化的信道称为信道。15．恒参信道对信号传输的影响主要体现在特性和特性的不理想，其影响可以采用措施来加以改善。 16．改善随参信道对信号传输的影响可以采用分集技术，分集技术包括：空间分集、频率分集、分集、分集。 17．随参信道的三个特点是：、和。 18．根据香农公式，当信道容量一定时，信道的带宽越宽，则对要求就越小。19．某信源集包含32个符号，各符号等概出现，且相互统计独立。现将该信源发送的一系
瞳孔对光反射是怎么回事 眼睛是心理的窗户，眼睛的重要性不言而喻。然而很多人对于眼睛的构成，原理还是尚不大清的，就比如瞳孔的对光反射，虹膜的作用等。这次我们来为大家普及一下所谓瞳孔的原理和作用，让大家扩充和理解一下它的作用和原理。 瞳孔指虹膜中间的开孔，是光线进入眼内的门户；它在亮光处缩小，在暗光处散大。虹膜由多单位平滑肌构成；在瞳孔周围的是环形肌层，受动眼神经中的副交感神经纤维支配，收缩时使瞳孔缩小，故又称瞳孔括约肌；虹膜的外周部分是辐散状肌纤维，受由颈部上行的交感神经纤维支配，收缩时使瞳孔散大，故又称瞳孔散大肌。瞳孔的大小可以控制进入眼内的光量。一般人瞳孔的直径可变动于1.5-8.0mm之间。假定人由光亮处进入暗室时瞳孔直径可增加5倍，那么瞳孔的受光面积应增大25倍；可见瞳 孔的变化，有保持在不同光照情况下进入眼内的光量较为恒定的作用。但暗室中较强阳光照射的光照强度实际减弱约100万倍，因而单靠瞳孔大小的改变，远不足以使进入眼内的光量保持恒定。 事实上，人眼在不同的亮度情况下是靠视网膜中不同的感光
细胞来接受光刺激的，在暗光处起作用的视杆细胞对光的敏感程度要比在亮光处起作用的视锥细胞大得多，因此在暗处看物，只需进入眼内光量适当增加即可。由此可见，通过改变瞳孔大小以调节进入眼内的光量还是有一定意义的。瞳孔大小随光照强度而变化的反应，是一种神经反射，称为瞳孔对光反射。引起此反射的感受器就是视网膜，传入纤维在视神经中，但这部分纤维在进入中枢后不到达外侧膝状体，而在在中脑的顶盖前区换神经元，然后到同侧和对侧的动眼神经核，传出纤维主要是动眼神经中的副交感纤维，效应器也主要是瞳孔约肌。 瞳孔对光反应的特点是效应的双侧性，即如果光照的是一侧眼睛时，除被照眼出现瞳孔缩小外，同时未受光照拐殊途同归瞳孔也缩小，后者我为互感性对光反射。临床上有时可见到瞳孔对光反应消失、瞳孔左右不等、互感性瞳孔反应消失等异常情况，常常是由于与这些反射有关的反射绵弧某一部分受损的结果，因而可以藉瞳孔反应的异常帮助进行神经病变的定位诊断。 不要小看了眼睛当中的任何一个部位构成，它对于我们眼睛的作用可是非常巨大的，少了其中任何一个，都有可能会导致我们失去光明，就好比海伦凯拉一般，眼睛的意义可是非常非常巨大的呢。因此我们一定要注意保护我们的双眼。
第二、三节反射活动的基本原理人脑的高级功能 1．理解反射弧的构成。(重难点) 2．掌握突触和实触传递。(重点) 3．说明反射中枢的类型。 4．概述人脑的高级功能，区别大脑皮层功能区。(重点) 反射弧的构成与反射中枢 1．反射弧的构成 (1)神经调节的基本方式：反射。 (2)结构基础——反射弧 (3)反射的一般过程 感受器接受刺激并产生神经冲动，神经冲动沿着传入神经纤维传到神经中枢，然后经传出神经纤维传到效应器，从而引起机体产生某一运动。 2．反射中枢 (1)反射中枢的作用 分析、归纳和整理神经冲动，是反射弧的核心。 (2)反射中枢的组成 ①二元反射弧：最简单，由传入与传出神经元的突触联系和传出神经元的胞体构成，如膝跳反射的反射弧。 ②三元反射弧：在传入神经元和传出神经元之间增加了一个中间神经元，如缩手反射的反射弧。 ③具多个中间神经元的反射弧：绝大多数反射弧属于此类，中间神经元越精细复杂，反射中枢分析综合能力就越强。
[合作探讨] 探讨1：观察膝跳反射和缩手反射示意图，并探讨以下问题： 膝跳反射 缩手反射 (1)膝跳反射、缩手反射分别是由几个神经元完成的，由此你将得出什么结论？ 提示：2、3。不同的反射需要的神经元数目不同，一般来说，反射活动越复杂，需要的神经元越多。 (2)上述两种反射弧中的传入神经分别是哪个数字序号？ 提示：①、①。 探讨2：给狗喂食会引起唾液分泌，但铃声刺激不会。若每次在铃声后即给狗喂食，这样多次结合后，狗一听到铃声就会分泌唾液。 (1)食物引起味觉属于反射吗？ 提示：不属于。 (2)铃声引起唾液分泌的反射弧与食物引起唾液分泌的反射弧相同吗？为什么？ 提示：不相同。铃声引起唾液分泌的神经中枢在大脑皮层，食物引起唾液分泌是非条件反射，是先天就有的，神经中枢在大脑皮层以下，这两种反射的感受器和传入神经也不相同。 [归纳总结] 1．反射弧中传入神经和传出神经的判断