【技术实现步骤摘要】
栅形时反多址下水声网络建模与最佳单跳距离确定方法
本专利技术涉及水下通信领域，尤其是涉及时间反转理论，多址接入技术。
技术介绍
海洋关乎国家经济发展与主权维护，与人类的生存与发展息息相关。不论是海洋勘探、资源开发还是航运贸易，任何海洋活动都离不开数据传输及信息交互。不同于电磁波通信，海洋水声信道具有传播时延大、数据速率低的特点，而海洋存在显著的多径效应，而这使得水声信道冲击响应与发射节点和接收节点的空间位置息息相关，也就是说水声信道是空变的。海洋环境复杂多变，因此海洋水声信道可以说是最复杂的无线信道之一。而且水声网络中节点成本高布放花费较大，且节点一旦布置好更换困难尤其是在深海中。针对水声信道特性复杂和水下能耗受限等问题，在水声学与信息领域进行了多址接入机制等一系列研究，成为了近些年来的研究热点。多址接入机制将有限的信道资源分配给多个用户，从而实现多用户之间的公平、有效的接入信道，共享信道资源，并尽量避免不同节点接入信道产生的碰撞和冲突。如果网络中没有一个高效的多址接入机制管理媒质的接入。网络在进行信息交互的过程中，...
【技术保护点】
1.一种栅形时反多址下水声网络建模与最佳单跳距离确定方法，其特征在于包括下述步骤：/n步骤1：网络模型建模：建立一个栅形水声网络，均匀浅海下，不同深度上布置两条链形水声链路，链路轴线处于不同深度，两条链路节点间距离相等，形成一个栅形水声网络；/n步骤2：浅海多径信道建模：均匀浅海中声速分布均匀，本征声线简化为直线；无界时，声源辐射在远场点处声强表示为
【技术特征摘要】
1.一种栅形时反多址下水声网络建模与最佳单跳距离确定方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1：网络模型建模：建立一个栅形水声网络，均匀浅海下，不同深度上布置两条链形水声链路，链路轴线处于不同深度，两条链路节点间距离相等，形成一个栅形水声网络；
步骤2：浅海多径信道建模：均匀浅海中声速分布均匀，本征声线简化为直线；无界时，声源辐射在远场点处声强表示为q0为声压振幅，R为声源与接收点间的距离，为吸收系数，点声源声能辐射的过程看作向外发射无数条声线，不同的声线经过不同路程到达接收端，声线分为四组，分别是直达声线R01、经海底一次反射声线R02、经海面一次反射声线R03、经过一次海面和一次海底反射的声线R04，将四条声线称为本征声线；
在声源位置放置一条竖直方向的坐标轴Z轴，利用镜像原理，根据几何关系在Z轴上为每一条声线都设置一个虚源，使得虚源到达接收点的直线距离与对应声线的实际传播距离相等，本征声线等效为由虚源直接射出的直达声线；接收点处不同声线所形成的声场等效为不同虚源直接辐射共同作用的声场，则本征声线虚源与接收点间距离为：
其中，声源点的坐标为(0,z0)，接收点的坐标为(r,z)，r为声源与接收点间的水平距离，单位为km；
接收点处本征声线虚源辐射共同作用的声场为：
其中，q为接收点处声强，V1为海底反射系数，V2为海面反射系数，浅海深度为H，单位为km，假定V1和V2与声线的入射角无关，则令其中，i＝1为声源点，i＝2为经海底反射一次的声线对应的虚源，i＝3为经海面反射一次的声线对应的虚源，i＝4为经过一次海面和一次海底反射的声线所对应的虚源，式(2)简化为：
q＝q01+V1q02+V2q03+V1V2q04(3)
用k表示虚源阶数，虚源阶数越高，声线经过海面和海底的反射次数就越多，定义四组本征声线的虚源阶数为0，增加虚源阶数，将因海底、海面反射的声线排列组合分组，则接收点与第k阶虚源ki间的距离表示为：
其中，i＝1,2,3,4，接收点处k阶虚源共同作用的声场表示为：
根据传播损失与声压与声强的换算关系，在虚源与接收点间距离Rki已知的条件下,第k阶的第i个虚源ki在接收点处产生的声强为：
其中，为吸收系数，I1为声源级声强，根据声强与声压的平方换算关系，虚源ki在接收点处产生的声压为：
则虚源ki对应的本征声线声压归一化衰减为：
取虚源阶数k＝{0,1,…6}，基于海面反射系数V2＝-1，海底反射系数V1＝1的条件进行仿真建模；
取水下的声速为1500m/s，则每条本征声线的时延计算为：
在均匀浅海下两种水声网络系统模型中，若水声网络中两节点i与j的深度与水平距离r已知，则节点链路间的多径信道冲击函数的衰减和时延根据式(8)和式(9)得到；
步骤3：单跳传输功率-距离...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵瑞琴，刘智豪，张裕昌，李祥祥，孙霖，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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