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人类在海洋的活动越来越多,如海洋科考、航运、海洋捕捞以及海上救援等,这些活动都离不开无线通信技术的支持。现有的海洋通信系统主要包括地面无线电通信系统和卫星通信系统。前者技术落后,后者通信资费过于昂贵。目前陆地环境下成熟的无线通信网络没法覆盖到海洋环境,因此研究无线通信新技术和开发适用于海洋环境的通信系统迫在眉睫。无线信道作为无线通信的传输媒质,对于通信系统的具有重要影响。而海洋环境与陆地环境具有较大的差别,信道特性也很不一样,该领域的研究相对较少,难度也大。因此研究海洋无线信道特性,对于未来建设海洋无线通信网络具有重要意义。 本文首先研究了无线信道建模的一般方法,并选择以FDTD(Finite-DifferenceTime Domain,时域有限差分)算法为基础建立2D海洋信道模型以及自由空间无线信道仿真,详细描述了其数学基本原理和仿真的具体实现,包括FDTD算法推导和关键技术介绍,采用PM海谱和方向分布函数来进行海洋表面形态建模,以及海洋边界条件的处理和损耗计算。接着考虑到蒸发波导对无线信道的影响,研究了波导形成原因、波导模型以及算法实现,采取了以线性的大气折射率代替蒸发波导下大气折射率的仿真方法,克服了缺乏必要的水文气象数据的问题,得出了传输损耗模型和电磁波传播路径图。最后本文搭建海上信道测试系统,选取了三个典型场景做了信道测试,主要是以USRP(Universal Software RadioPeripheral,通用软件无线电外设)来接收信号,并记录每个测试点的接收信号频谱,计算得到路径损耗的大尺度模型。通过对比信道测量结果和仿真,验证了信道测量结果的有效性和仿真方案的准确性。 下一步工作是结合蒸发波导模型,采用改进算法实现海洋无线信道的仿真。目前的信道测试实验得到的数据量较少,后续可以进行长期的测量得到大量有效的数据,进一步优化海洋无线信道模型。