相干多途信道信道的系統(tǒng)函數(shù)

相干多途信道信道的系統(tǒng)函數(shù)第1頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期六相干多途信道的系統(tǒng)函數(shù)從通信的觀點(diǎn),海洋可以看作一個(gè)濾波器

*能量變換—多途傳播的能量主要是相干的

*波形變換水聲信號(hào)處理中參數(shù)的選取應(yīng)結(jié)合信道特性聲納的性能是設(shè)備、信號(hào)和信道聯(lián)合決定的

確定性變換—波形畸變隨機(jī)性變換—信息損失第2頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期六信道的系統(tǒng)函數(shù)聲源接收器第3頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期六描述系統(tǒng)的方法時(shí)域法:沖激響應(yīng)函數(shù)在輸入端加一脈沖,網(wǎng)絡(luò)的輸出波形就被稱為沖激響應(yīng)函數(shù),記為;頻域法:頻率響應(yīng)函數(shù)在輸入端加一諧和信號(hào),網(wǎng)絡(luò)的輸出波形就被稱為沖激響應(yīng)函數(shù),記為.信道的系統(tǒng)函數(shù)第4頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期六兩者互為傅立葉變換:第5頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期六疊加原理若輸入信號(hào)為時(shí)，則系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的輸出為；當(dāng)輸入波形為時(shí)，疊加原理認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)的輸出為：由函數(shù)知，一個(gè)任意函數(shù)可以表示為：第6頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期六對(duì)于一個(gè)線性網(wǎng)絡(luò)，輸入信號(hào)為時(shí)，網(wǎng)絡(luò)輸出為，則由疊加原理可以知，當(dāng)輸入為時(shí)網(wǎng)絡(luò)的輸出為：（1）當(dāng)輸入為諧和信號(hào)時(shí)：由傳輸函數(shù)定義（1）式又可以寫成：第7頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期六可見沖激響應(yīng)和頻域響應(yīng)互為傅立葉變換（1）式經(jīng)傅立葉變換后又可以寫為：等式的左邊是信號(hào)的輸出頻譜；等式右邊分別是輸入信號(hào)的頻譜和系統(tǒng)的頻域響應(yīng)上式消去相同項(xiàng)可證得：第8頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期六相干多途信道的定義介質(zhì)和邊界都是時(shí)不變的;聲源和接收器的位置也是確定的;從聲源發(fā)出的信號(hào)沿各種不同的途徑到達(dá)接收點(diǎn)，它們相互干涉疊加，從而產(chǎn)生復(fù)雜的空間干涉圖案和復(fù)雜的濾波特性，接收信道因而產(chǎn)生畸變而和發(fā)射波形有重大區(qū)別。一般來(lái)說(shuō)，相干多途信道可以用時(shí)變空變的濾波器來(lái)描述,但大多數(shù)情況下可以看作時(shí)不變的濾波器。第9頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期六相干多途信道的系統(tǒng)函數(shù)聲源接收器第10頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期六相干多途信道的系統(tǒng)函數(shù)射線聲學(xué)幾點(diǎn)假設(shè)信號(hào)從聲源出發(fā)沿不同途徑到達(dá)接收點(diǎn)；沿不同途徑到達(dá)的信號(hào)相互獨(dú)立變化，有自己的幅度變化和時(shí)延；忽略介質(zhì)吸收的頻率特性，無(wú)頻散效應(yīng)；沿每個(gè)單獨(dú)傳播途徑的聲信號(hào)在傳播途徑中波形不變。則沖激函數(shù)為：第11頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期六相干多途信道第12頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期六對(duì)前面的信道沖激響應(yīng)信道函數(shù)做傅立葉變換可以得到：下圖給出了有八個(gè)途徑對(duì)聲場(chǎng)有貢獻(xiàn)時(shí)候的深海聲道情況：上圖幅頻特性，下圖相頻特性由圖可知，信道很像一個(gè)梳狀濾波器，有‘通帶’和‘止帶’，頻帶大約1Hz。傳輸函數(shù)的相頻特性不是線性的，所以信號(hào)波形在傳播中發(fā)生變化。第13頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期六右側(cè)上圖是海深100m，傳播距離10KM的均勻淺海信道的傳輸函數(shù)，下圖為副梯度下的傳輸函數(shù)

上圖可以看出，均勻水層的淺海聲道的子帶通帶寬度較寬有100~300Hz的寬度，而副梯度水層只有幾十Hz。與深海信道相比較可知，水層越薄，平均子通帶的寬度就相應(yīng)的增加。第14頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期六相干多途信道的系統(tǒng)函數(shù)相干多途信道是一“梳狀濾波器”系統(tǒng)函數(shù)對(duì)環(huán)境的敏感次序：鉛直位置變化水層厚度變化水平位置變化水層中聲速變化第15頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期六結(jié)論相干多途信道的系統(tǒng)函數(shù)對(duì)于環(huán)境參數(shù)的變化是