《水聲多徑信道研究》PPT課件

《《水聲多徑信道研究》PPT課件》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、PPT下載：www.1ppt.com/xiazai/水聲多徑信道研究1多徑的產(chǎn)生及組成1水聲信道的多途特性2抗多徑技術(shù)3水聲多徑信道模型4目錄2多徑的產(chǎn)生及組成1多徑產(chǎn)生的原因水聲信道的多徑傳播模型多徑的組成幾種海況下的多徑現(xiàn)象3界面發(fā)射：海洋存在著海面和海底2個界面，聲波傳輸時會發(fā)生反射。聲線彎曲：由于溫度、鹽度和深度的影響，不同深度的聲速分布不均勻，從而使聲波發(fā)生折射。海水中隨機分布的雜亂體的散射。多徑產(chǎn)生的原因1、由于水聲場的時-空-頻變特性，使得多途現(xiàn)象尤為突出，成為水聲通信中難以克服的困難。2、淺海邊界條件復(fù)雜、水中散射體多、介質(zhì)分布不均勻等因素，也使得淺海中多途效應(yīng)比深海嚴重

2、得多。3、當通信距離增加到一定程度，將不存在直達路徑，此時必須利用多途信號才能有效的通信。4水聲信道的多徑傳播模型5聲音的速度和深度的函數(shù)及相應(yīng)的海洋截面水聲信道的多徑傳播模型(a)深海；(b)淺海6多徑的組成多徑一般分為宏觀多徑(macro-multipath)和微觀多徑(micro-multipath)宏觀多徑一般由海面、海底的單次或多次反射形成的，可以導(dǎo)致信號的強烈起伏(fluctuation)以及大的碼間干擾(InterSymbolInterference,ISI)。微觀多徑一般是由于信道中水團的不均勻性，使得聲路徑彎曲而折射形成，也可以導(dǎo)致信號的起伏。7幾種海況下的多徑現(xiàn)象海洋

3、深度、傳播路徑長度、發(fā)射機和接收機的深度等因素的存在，導(dǎo)致了水聲多徑傳播的具體情況也是多種多樣的。近距離(<1km)信道近距離信道包括深海垂直信道和近距離水平信道。在這種情況下，接收信號一般是由直接路徑、海面反射產(chǎn)生的路徑（有時候也會有由海底所引發(fā)的路徑）所傳播來的信號的疊加。在這類信道中，信號的幅度和相位變化相對地較輕微，一些針對電話信道所開發(fā)的信號調(diào)制方法和信道均衡技術(shù)也是適用于此類信道的。8幾種海況下的多徑現(xiàn)象中距離(1~20km)信道經(jīng)由中距離信道傳播所接收到的信號，其幅度和相位變化比較嚴重，多徑擴展可達到50ms~1s的量級。對于淺海情況，一般都能夠觀察到由海面和海底所引發(fā)的多

4、徑。實際上，現(xiàn)在的大多數(shù)水聲通信系統(tǒng)都是作用在這類有著復(fù)雜的多徑結(jié)構(gòu)的中距離淺海信道的。這種復(fù)雜的時變多徑信道給數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐胶途舛紟砹溯^大的困難。9幾種海況下的多徑現(xiàn)象遠距離(20~2000km)信道由于水聲信道的帶寬受限，作用于遠距離信道的水聲通信系統(tǒng)的頻率只能選在10kHz以下的范圍。經(jīng)過這樣長的傳播路徑后，由于多徑結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化性，信道的均衡問題仍然不是很容易解決。另外，由于經(jīng)過長距離的傳播后，信號的傳輸損失非常大，在設(shè)計水聲通信系統(tǒng)時，環(huán)境噪聲也成為一個比較顯著的障礙。10水聲信道的多途特性1多徑衰落-振幅多普勒頻展-頻域時延擴展-時域11水聲信道多途特性多徑衰落多普勒頻展

5、時延擴展振幅統(tǒng)計特性頻域特性時域特性12多徑衰落—多途接收信號的振幅統(tǒng)計特性水聲信道中，在一個信道碼元的持續(xù)時間內(nèi)，接收端會接收到由不同路徑到達的該碼元的多個信號復(fù)本，這些信號復(fù)本的延時或者相位是隨機的，合成的結(jié)果就會造成在該碼元持續(xù)時間內(nèi)，接收信號的幅度隨機起伏，這種由于多途傳播而引起的一個碼元時間內(nèi)的接收信號幅度的隨機起伏稱為多徑衰落。在淺海域大深度衰落是頻發(fā)性的，時常衰到小至無法檢測。多徑衰落13不同距離多途振幅如下圖所示。(a)、(b)和(c)分別為500米、2公里和5.5公里的數(shù)據(jù)。總的說來，多途振幅遵從于廣義瑞利分布，但在距離較近(如500米)和較遠處（如5.5公里），A/σ

6、較小，趨于瑞利分布。這里，A為多途振幅，σ為多途迭加噪聲的標準差。14多普勒頻展Bd—多途接收信號的頻域特性聲波在多途信道傳播時由于多普勒效應(yīng)造成接收信號的功率譜展寬就是多普勒頻展。盡管發(fā)射頻率為單頻fs，但接收信號的功率譜S(f)的卻展寬到fs-fm到fs+fm的范圍。這相當于單頻信號在通過多途信道時受到隨機調(diào)頻。多普勒頻展15在淺海信道中，多普勒頻展可以認為是由以下兩個截然不同的因素引起的。傳輸媒質(zhì)固有的時變性，如海面風(fēng)浪和海中湍流，其中海面風(fēng)浪是主要因素，并且隨著海風(fēng)風(fēng)級的增強而增大。W：風(fēng)速；θ：信號在表面反射時的隨機入射角度；f：發(fā)射載波頻率；C：海水中的聲速。發(fā)射-接收端的相

7、對移動。V：系統(tǒng)的移動速度；C：海水中的聲速；f：發(fā)射載波頻率。多普勒頻展16多普勒頻展多普勒頻展的倒數(shù)定義為信道相干時間：相干時間表征的是時變信道對信號的衰落節(jié)拍，這種衰落是由于多普勒效應(yīng)引起的，并且發(fā)生在傳輸波形的特定時間段上，換句話說，就是信道在時域具有選擇性。17多普勒頻展時間選擇性衰落18多普勒頻展信道的時變特性可分為兩類：快衰落和慢衰落?？焖ヂ?，也稱時間選擇性衰落，是用于描述Tcoh