發(fā)布時(shí)間：2021-07-05 08:50

　　水聲通信是目前唯一可以實(shí)現(xiàn)水下長距離傳輸?shù)耐ㄐ欧椒?但多變又復(fù)雜海洋環(huán)境會影響聲信號的傳播,導(dǎo)致水聲信道的時(shí)變性和隨機(jī)性較強(qiáng)。有效的跟蹤水聲多徑信道有助于探查水下通信環(huán)境,同時(shí)提升信道均衡效果。該研究是現(xiàn)今水聲通信研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的信道跟蹤方法,如自適應(yīng)跟蹤方法,只能粗略恢復(fù)信道整體信息,無法獲取分路徑信息。但隨著水下通信地不斷發(fā)展,水聲信道參數(shù)在深入了解水下通信環(huán)境和在各類研究上的重要性逐漸凸顯,如信道均衡、環(huán)境探測等。因此,本文結(jié)合淺海水聲信道的物理特性,提出直接跟蹤水聲多徑參數(shù)的信道跟蹤方法。本文提出了基于隨機(jī)有限集的多徑信道跟蹤方法,并將其應(yīng)用于水聲單載波通信系統(tǒng)和OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）系統(tǒng)。對于基于隨機(jī)有限集的多路徑信道跟蹤方法,我們首先基于收發(fā)機(jī)之間的相對運(yùn)動(dòng),給出分路徑的時(shí)延和多普勒因子時(shí)變狀態(tài)模型。然后利用基于隨機(jī)有限集的概率密度假設(shè)濾波器（Probability Hypothesis Density Filter,PHD）及其改進(jìn)方法,我們將傳統(tǒng)多目標(biāo)跟蹤轉(zhuǎn)化為多路徑參數(shù)跟蹤,進(jìn)而獲得各路徑相關(guān)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

水聲環(huán)境參數(shù)與深度的關(guān)系

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-9-類似；圖2-2（下）為深水區(qū)聲線的傳播路徑示意圖，在這一區(qū)域中聲速的變化較大，且聲線彎曲傳播導(dǎo)致信道要更復(fù)雜。本文主要討論淺海環(huán)境下的水聲多徑信道跟蹤技術(shù)，聲波傳播如圖2-2（上）所示。圖2-2淺海和深海中聲波傳輸路徑示意圖2.聲波傳播損耗聲波的傳播損耗即為信號能量的損失，在通信中表現(xiàn)為信號幅度的減校聲波能量的大小可以用聲強(qiáng)I來表示，代表單位時(shí)間內(nèi)單位面積上的能量。聲強(qiáng)的表達(dá)式為：)(c2WAI(2-1)式中A——振幅大��；——介質(zhì)密度；C——聲速。在水聲學(xué)中，聲波能量損失的大小可用聲波的傳輸損失來進(jìn)行度量，聲源到接收機(jī)處的傳播損耗定義為)()(101BdIIlogTLr(2-2)式中1I，rI——分別為在聲源1m處和rm處的波陣面的聲強(qiáng)。利用式（2-2）就可以計(jì)算出傳播距離r后的傳播損失，即聲源與距離r處的聲波能量比。水聲通信中選擇聲波作為信息載體的一大原因就是相比于電磁波和光波，聲波在水中傳播時(shí)的能量損失要小2到3個(gè)數(shù)量級。水聲學(xué)中的聲波能量損耗主要分為三種：吸收損耗、邊界損耗以及擴(kuò)展損耗。其中吸收損耗是指聲波在傳播時(shí)能量被吸收而轉(zhuǎn)化為熱能并且不可逆的過程，與

號幅值的影響。(2)邊界損耗顧名思義，邊界損耗為海水邊界處產(chǎn)生的能量損失。當(dāng)海表水況穩(wěn)定，可以將其視為無衰減的反射界面，但實(shí)際環(huán)境中海洋環(huán)境變化莫測，海面情況也多種多樣，因此關(guān)于水聲信道的研究需要區(qū)分海水情況來進(jìn)行，在本文中主要基于平靜或正常海況進(jìn)行跟蹤器的建立和水聲多徑信道的跟蹤研究。(3)擴(kuò)展損耗聲波的擴(kuò)展損耗是在傳播過程中總能量守恒但局部功率和單位面積能量變化而引起的，分為球面擴(kuò)展模型和柱面擴(kuò)展模型，聲波傳播過程中的波陣面如下所示，其中ABCD處波陣面完整是球面擴(kuò)展，EFGH為柱面擴(kuò)展。圖2-3擴(kuò)展損耗示意圖聲波傳播擴(kuò)展損耗的球面模型和無線電傳播中的一樣，即：rTLlg20(2-4)式中r——通信距離。假設(shè)聲波傳播過程中僅產(chǎn)生擴(kuò)展損耗，則根據(jù)能量守恒定律，可得波陣面上的總能量保持不變，在球面模型中可得到rrIrIE2r12144(2-5)式中rrr,1——分別為1m處和rm處波陣面上的點(diǎn)離圓心的距離；

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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