水声信道射线模型传输特性的研究

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1、AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonPropagationCharacteristicsofUnderwaterCommunicationChannelUsingtheRay-theoryModelCandidate：XiaHongyanMajor：UnderwaterCommunicationSupervisor：Prof.HuangBenxiongHuazhong

2、UniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2008华中科技大学硕士学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论

3、文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日I华中科技大学硕士学位论文摘要声波是目前海中实现中、远距离无线通信唯一有效的信息载体，因此水声通信对于国防安全和海洋资源开发都有着极其深远的意义。但是由于

4、水声信道是一个十分复杂的时－空－频变随机多径传输的信道，再加上它的噪声高、带宽窄、载波频率低、传输时延大等特点，这诸多不利因素给可靠有效的水声通信带来很大的困难，而声波是目前海洋中信息传播的主要信息载体；海洋中声信道特性对水声信号的传输具有至关重要的影响。本文首先全面回顾了水声通信的发展历史与现状，在国内外广泛研究的基础上，围绕水声信道的自身特点，对水声信道的传输特性进行了分析,指出了水声信道的声速结构、汇聚区、多径效应、起伏效应及多普勒效应以及环境噪声做了细致的分析，并对水声信道与无线电信道进行了比较。给出了影响水声通

5、信发展的诸多因素，并概括了水声信道的特性及对水声通信的影响，对以下章节的展开做了铺垫。本文着重介绍了水声信号传播模型的理论基础，并针对传播模型给出了数学推导公式，分析了几种基本的声学模型的联系和区别，并给出了射线模型详细的理论推导和数学分析过程，着重分析了基于射线跟踪模型传播损失的求解问题，并根据给出的数学模型，实现了射线模型在matlab下面的仿真情况。本文针对射线模型的传播损失问题，给出了衰减计算的理论推导和计算，并给出了衰减仿真分析，得到了海洋水声信道中影响传播损失衰减的因数。关键词：水声通信,传播衰减,射线模型,

6、信道仿真II华中科技大学硕士学位论文AbstractSoundistheonlyeffectiveinformationcarrierformediumorlongdistancewirelesscommunicationinthesea.Underwateracousticcommunicationplaysanimportantroleinnationaldefenseandintheexplorationofoceanresource.Withthecharacteristicsofhighambientnoise

7、level,verynarrowbandwidth,lowcarrierfrequency,enormouspropagationlatencyandtime-space-frequencyvariantmultipatheffect,thestochasticoceanchannelisverycomplexanddifficulttoachievereliable.Sonicisthemajorcarrierofinformationdisseminationinocean,andthecharacteristics

8、ofacousticchannelinoceanplayanimportantroleinunderwateracousticsignalstransmission.Thispaperfirsttocomprehensivelyreviewthehistoryandthecurrentsituationoftheun