西北工业大学
硕士学位论文
水下个人数字通信关键技术研究
姓名：王翔
申请学位级别：硕士
专业：通信与信息系统
指导教师：黄建国
20070301
的距离尽可能的远，应选择适合的频率以减小传播损失。
图２－２吸收衰减系数随频率的变化曲线
图２－３１－５０ｋｌｔｚ浅海声吸收系数距离频率之间的关系
２．１．２最佳频段的确定
在一定的声源级下，通信系统的作用距离决定于一系列与频率有关的物理量，主要是噪声级ＮＬ，接收指向性系数ＤＩ，传播损失死，接收机通频带Ｂ等。可以证明，存在一个最佳频率，使得声检测的作用距离达到最大值，也就是说，当要求的作用距离一定时，存在一个最佳频率使得所需的发射声源级最小。
在声纳的最佳频率研究工作中，许多人导出各种不同形式的最佳频率表达
的噪声主要来源于海水分子移动。
在浅海中，生物的活动和沿岸的工业也是信道噪声的主要来源，而且噪声随着时间，空间，地理位置，行船密度和天气的变化而变化，所有的这些使得浅海信道成为严重的时变，空变噪声信道。
２．３多径效应
多径传播是影响水声通信系统性能的主要因素之一，对于中高速率的数据通信的浅海信道会有几十到几百的码元宽度。由于一个源信号从不同方向到达接收端，引起信号幅度的随机起伏和信号的时延称为多径传输。多径效应主要有以下几个原因产生：水面和水底的多次反射，海洋声速梯度的阶跃结构，洋流和海面状况的影响。由于水下多径的影响，可能会导致多径传播在单个接收器上产生信号振幅和相位的起伏，信号畸变；在分开的接收器之间信号振幅和相位的去相关，使阵增益下降以及频带展宽【２５】。
如图２－６便是水下声线传播的示意图：
２．４多普勒效应
图２－６水下声线传播示意图
当发射机以恒定速率ｖ在长度为ｄ，远方的Ｓ端发射的信号，声波从Ｓ端点为ｘ，Ｙ的路径上运动时收到来自出发，在ｘ与Ｙ点分别走的路程差为
Ａ／＝ｄｃｏｓ０＝ｖａｔｃｏｓ０，这里的血是发射机从工到ｙ的时间差，由于源点距离与运动点距离相比大得许多，可以认为Ｘ，Ｙ处的０是相同的。