基于射线跟踪的海洋表面无线信道建模研究

【摘要】海洋是潜力巨大的资源宝库,也是支撑未来发展的战略空间。2012年《全国海洋经济发展“十二五”规划》,把海洋战略提升到了新的高度,海洋通信是服务于海洋产业的基本设施和装备之一,是渔业生产、海洋旅游、油气开发等行业的有力技术保障。如何建立准确可靠的海洋通信系统,对海洋战略具有重大意义。随着无线通信的不断发展,GoogleX部门热气球基站Loon的立项,利用升空平台搭建低成本无定型小区成为新的研究方向,开启了海洋无线通信系统研究的新篇章。在海洋无线通信系统的设计中,海洋无线通信信道的研究至关重要。传统海洋表面信道的研究主要集中在船舶对岸海洋表面信道的经验建模和海洋实测信道建模,适用性低或成本太高。本文则采用确定性信道建模方法,对海上升空通信平台与船舶在海洋表面通信的无线信道进行研究。本文基于射线跟踪技术研究海洋表面确定性信道建模方法,提出海表快速射线跟踪算法(FART,FastAlgorithmforRayTracing)和基于角度搜索的海洋射线跟踪算法(RTABA,RayTracingAlgorithmBasedontheAngleSearching),FART和RTABSA算法可快速搜索海上升空平台发射的射线与海洋表面的交点并记录到达接收机的有用射线,节省了计算内存空间,有效提高射线跟踪效率。本文通过海洋周围电磁环境统计参量收集、算法模块设计、海洋射线跟踪测试平台搭建,从二维(2D,TwoDimensional)剖面和三维(3D,ThreeDimensional)环境的观测角度构建海洋无线信道模型,最后通过路损、时延、到达角表征海洋表面信道。通过数值模拟可以看出,FART和RTABSA方法较以往经验模型能更准确地描述海洋无线信道特征,且较实测模型能以更低的成本更快地获得海洋表面信道特征。下一步可以研究海洋表面的信道冲激响应情况、可以考虑波导陷获情况下的海洋无线信道特征,考虑收发信机的移动性、构建宽带海洋表面无线信道的冲激响应模型,从而最终实现宽带移动通信信道建模。
【作者】杨雪莲；
【导师】施芝元；
【作者基本信息】厦门大学，电子与通信工程，2014，硕士
【关键词】FART；RTABSA；海洋表面；信道建模；

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