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海洋智能无人系统:信道容量为

时间:2023-10-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:从图14.12中与相同功率级相关的值来看,较高的信道容量是与该范围内确定的最佳频率和带宽相关的。然而,发射机功率的变化为10倍,不会在整个范围内产生信道容量的线性变化。图14.12信道容量反向范围的理论限制

海洋智能无人系统:信道容量为

在评估水下数据通信信道更现实的性能之前,将使用香农-哈特利表达式(14.4)确定各种目标范围内可实现的最大无差错比特率C。在这些信道容量计算中,假设所有传输功率Ptx都传输到压敏检波器,但与先前介绍的确定性路径损耗模型相关的损耗除外。

使用信噪比SNR(r)的香农-哈特利表达式是

C=B log2[1+SNR(r)] (14.4)

其中,C是以bps为单位的信道容量,B是以Hz为单位的信道带宽。(www.xing528.com)

因此,使用第14.3.1节和第14.3.2节中所述的100 m和500 m处的最佳信号频率和带宽,图14.12显示了针对范围可实现的最大无差错信道容量。100 m的信号频率和信道带宽值fo=37 kHz和B=47 kHz,500 m的信号频率和信道带宽值fo=27 kHz和B=33 kHz。这些数值明显高于目前水下作业中可用的数值,但它们提供了对理论极限的洞察。采用了两种不同的发射机功率级,150 dB re 1μPa约为10 mW,140 dB re 1μPa约为1 mW。从图14.12中与相同功率级相关的值来看,较高的信道容量是与该范围内确定的最佳频率和带宽相关的。然而,发射机功率的变化为10倍,不会在整个范围内产生信道容量的线性变化。这些变化非常重要,因为将能量消耗降至最低对于AUV的运行至关重要。一般来说,当前的调制解调器规格表明,500 m以下的调制解调器操作的数据速率容量可能低于10 kbps,远远低于这些理论限制。这说明了在水下发现的异常严重的数据通信环境商业调制解调器通常还没有设计成能够适应特定的信道条件和不同的范围。这里的讨论是为了了解与各种短期信道参数相关的变化,这些变化可能支持适应性和改进的数据传输能力。

图14.12 信道容量(kbps)反向范围的理论限制

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