基于時域有限差分算法的海洋無線信道建模研究.pdf

1、人類在海洋的活動越來越多，如海洋科考、航運、海洋捕撈以及海上救援等，這些活動都離不開無線通信技術(shù)的支持?，F(xiàn)有的海洋通信系統(tǒng)主要包括地面無線電通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)。前者技術(shù)落后，后者通信資費過于昂貴。目前陸地環(huán)境下成熟的無線通信網(wǎng)絡(luò)沒法覆蓋到海洋環(huán)境，因此研究無線通信新技術(shù)和開發(fā)適用于海洋環(huán)境的通信系統(tǒng)迫在眉睫。無線信道作為無線通信的傳輸媒質(zhì)，對于通信系統(tǒng)的具有重要影響。而海洋環(huán)境與陸地環(huán)境具有較大的差別，信道特性也很不一樣，該領(lǐng)域的研

2、究相對較少，難度也大。因此研究海洋無線信道特性，對于未來建設(shè)海洋無線通信網(wǎng)絡(luò)具有重要意義。
　　本文首先研究了無線信道建模的一般方法，并選擇以FDTD(Finite-DifferenceTime Domain，時域有限差分)算法為基礎(chǔ)建立2D海洋信道模型以及自由空間無線信道仿真，詳細(xì)描述了其數(shù)學(xué)基本原理和仿真的具體實現(xiàn)，包括FDTD算法推導(dǎo)和關(guān)鍵技術(shù)介紹，采用PM海譜和方向分布函數(shù)來進(jìn)行海洋表面形態(tài)建模，以及海洋邊界條件的處理和損

3、耗計算。接著考慮到蒸發(fā)波導(dǎo)對無線信道的影響，研究了波導(dǎo)形成原因、波導(dǎo)模型以及算法實現(xiàn)，采取了以線性的大氣折射率代替蒸發(fā)波導(dǎo)下大氣折射率的仿真方法，克服了缺乏必要的水文氣象數(shù)據(jù)的問題，得出了傳輸損耗模型和電磁波傳播路徑圖。最后本文搭建海上信道測試系統(tǒng)，選取了三個典型場景做了信道測試，主要是以USRP(Universal Software RadioPeripheral，通用軟件無線電外設(shè))來接收信號，并記錄每個測試點的接收信號頻譜，計算得