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水声通信中的信道建模与仿真技术研究
作者:牛停举 杨日杰 刘凤华 来源:《硅谷》2009年第09期
[摘要]水声信道是水声通信的一个重要组成部分,它的研究可以提高水声信号传输的可靠性。对水声通信中不同信道模型的传播特性进行较为详细的理论分析,并用MATLAB仿真软件对不同的信道模型的传播损失特性进行仿真,为水声通信系统的信道设计提供理论基础。 [关键词]水声通信 信道模型 仿真
中图分类号:TN92文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0510103-02 一、引言
水声通信的难点集中在复杂多变的水声信道上,水声信道的传播损失、多径衰落、噪声、混响等特性极大的影响了传输信号,使其产生幅度起伏和相位波动。因此分析研究水声信道的传播特性对于水声通信研究有重大意义。本文从基本的波动方程出发,详细分析了波动方程的不同解法,并用MATLAB对不同信道模型进行了仿真分析。
二、水声通信中的信道模型
从基本的状态方程、连续方程和运动方程可以推导理想流体中的小振幅波的波动方程: 其中为定义的一个新的标量函数,称为声速势函数;
为拉氏算符。利用边界模型来限制波动方程的解在边界上的取值,然后再根据给定的声波辐射条件(在无穷远处的定解条件)就可以完全确定波动方程的解。 (一)简正波模型
在柱坐标中可将波动方程方程成为简化的椭圆波动方程,假设分层介质是圆柱对称的,那么方程中的势函数的解可以写成 。然后用 作为分离变量常数对变量进行分离,可得到一下两个方程: