[发明专利]一种高精度水声通信信道建模方法

权利要求书

1.一种高精度水声通信信道建模方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：

(1)构建信道大尺度变化模型，用一阶AR过程模拟声源和接收机的随机运动；

(2)根据仿真环境要求用bellhop模型或者镜像模型计算多路径时延和衰减信息；

(3)根据海面起伏数据，用一种近似模型来分析海面起伏对多路径时延和多普勒的影响；

(4)分析小尺度散射模型，将每条路径散射为多条子路径，分析子路径的时延和多普勒影响；

(5)分析收发平台运动的多普勒影响；

(6)将多径耦合，并考虑海面起伏的影响，构造时变信道冲击响应。

2.根据权利要求1所述的高精度水声通信信道建模方法，其特征在于：在步骤(1)中，大尺度变化的影响反应在各路径传播距离和时延，路径长度的变化为Δl_p随机变化，时延的改变量由Δl_p决定，路径增益h_p用l_p表示为

其中a₀为信号中心频率处的吸收系数，分析过程中用一阶AR过程模拟声源和接收机的大尺度变化。

3.根据权利要求1所述的高精度水声通信信道建模方法，其特征在于：在步骤(2)中，等声速环境用镜像模型来分析多路径时延和衰减信息，声速随深度变化时用bellhop模型来分析。

4.根据权利要求1所述的高精度水声通信信道建模方法，其特征在于：在步骤(3)中，BELLHOP模型或镜像模型计算的平整海面环境下某条海面反射路径，随着时间变化，海面起伏，此路径长度发生变化，改变量为Δ，可用下面表达式近似，

Δ(u,t)≈h(u,t)cos(θ) (3)

其中u为此路径在海面反射的水平距离，θ为此路径入射到海面的角度，路径长度改变量决定时延改变量，所以海面起伏变化后，此路径的传播时延为：

海面起伏的多普勒影响由起伏速率决定，具体表达式如下所示

w(t,u)为在t时刻，距离为u处海面的起伏高度。

5.根据权利要求1所述的高精度水声通信信道建模方法，其特征在于：在步骤(4)中，将每条路径散射成多条子路径，每条路径的幅度和时延都有起伏，散射子路径的幅度用正态分布表示，时延用AR过程描述，第p条路径经小尺度变化后的散射系数为

是各路径散射子路径的随机时延。

6.根据权利要求1所述的高精度水声通信信道建模方法，其特征在于：在步骤(5)中，

收发平台相对速度表达式为：

v_dp＝v_tdcos(θ_p-θ_td)-v_rdcos(θ_p+θ_rd) (7)

其中v_td,θ_td,v_rd,θ_rd为目标和接收机的运动速度和角度，θ_p为目标路径运动方向，根据此相对速度分析多普勒偏移因子a_p＝v_dp/c。

7.根据权利要求1所述的高精度水声通信信道建模方法，其特征在于：在步骤(6)中，耦合后，

其中h_p为第p条路径的路径增益，为参考路径，τ'_p为多路径时延，其中包含海面起伏对多路径时延的影响，为考虑收发多普勒偏移，以后的小尺度变化系数。