[发明专利]一种面向水声通信的非平稳几何随机信道建模方法

权利要求书

1.一种面向水声通信的非平稳几何随机信道建模方法，其特征在于，所述建模方法包括如下步骤：

步骤S1、通过两组双簇模型分别描述海底和海面随机分布的散射体，建立浅海域水声信道几何模型；

步骤S2、根据海洋声学领域的经验公式计算水声信道大尺度衰落；

步骤S3、随机生成散射体和收发端之间的角度距离参数和散射簇的功率参数；

步骤S4、根据几何关系和随机分布得到收发端之间时变的距离和时延；

步骤S5、建立收发端之间信道的冲激响应、传输函数、时间自相关函数和空间互相关函数。

2.根据权利要求1所述的一种面向水声通信的非平稳几何随机信道建模方法，其特征在于，在所述浅海域水声信道几何模型中，随机分布在海底和海表面的每一个散射簇中的散射体均服从3D椭圆高斯分布。

3.根据权利要求2所述的一种面向水声通信的非平稳几何随机信道建模方法，其特征在于，所述散射簇两两组合分为四类，分别对应海面散射簇到海面散射簇SS、海面散射簇到海底散射簇SB、海底散射簇到海面散射簇BS以及海底散射簇到海底散射簇BB这四种非直达径的情形。

4.根据权利要求3所述的一种面向水声通信的非平稳几何随机信道建模方法，其特征在于，在所述浅海域水声信道几何模型中，位于海面的散射簇还存在随着海表面上下起伏的随机运动，该随机运动使得海面散射簇在竖直方向产生了偏离平均高度的随机高度，并且该随机高度被建模为服从2D的高斯分布。

5.根据权利要求4所述的一种面向水声通信的非平稳几何随机信道建模方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述的海洋声学领域的经验公式的表达式为：

TL＝10lgr+α(f)r×10^-3

公式中，α(f)表示吸收系数，单位dB/km，其自变量f的单位是kHz，r表示传播距离，单位为m。

6.根据权利要求5所述的一种面向水声通信的非平稳几何随机信道建模方法，其特征在于，所述S3具体包括：

所述S301、根据典型测量参数设置给定时延以及传播损耗因子的数值，再根据功率的计算公式计算得到对应于每对散射簇的每条路径的功率损耗，其中所述的功率的计算公式的表达式为：

公式中，表示为每对散射簇的第n条路径中的第m个子径的功率损耗，其中，q表示接收端声呐的编号，p表示发射端声呐的编号，r_τ表示时延分布比例因子，具体表示为时延的标准差与均方根时延扩展的比值，DS表示是均方根时延扩展，Z_n是以dB为单位的每簇阴影项，服从正态分布；

所述S302、随机生成每对散射簇的到达角、离开角的初始值；

所述S303、根据3D椭圆高斯分布中设定的参数，随机生成每个散射体所对应的角度，以及四种非直达径里第一个散射簇中每个散射体到发射端距离，以及最后一个散射簇中每个散射体到接收端的距离。