مدل سازی کانال صوتی خلیج فارس و بهبود کارایی سیستم با استفاده از مخابرات همکارانه

کانال صوتی زیر آب یکی از چالش¬برانگیزترین واسط¬های مخابراتی می¬باشد. از جمله چالش¬های این محیط می¬توان به سرعت پایین صوت، تضعیف وابسته به فاصله و فرکانس، نویز غیر سفید ناشی از وضعیت دریا، سرعت باد و ...، بازتاب از سطح و کف دریا و داپلر شدید اشاره کرد. این پدیده¬ها بسته به شرایط جغرافیایی محیط زیر آب مانند شوری، عمق فشار و ... متفاوت می¬باشند. با توجه به چالش¬های فراوان، برای انتقال داده در زیر آب، نمی¬توان از همان راه¬کارهای محیط خلا استفاده کرد. هدف از این پایان¬نامه ارائه یک مدل مناسب و روش¬های انتقال داده متناسب با محیط زیر آب وابسته به شرایط جغرافیایی می¬باشد. در بخش اول پایان¬نامه مدلی مناسب برای محیط زیر آب پیشنهاد می¬گردد. با توجه به اینکه پدیده¬های زیر آب به شرایط جغرافیایی کانال بستگی دارند، نمی¬توان مدل واحدی برای تمامی آب¬ها ارائه کرد. در این پایان¬نامه بر پایه مشخصات محیطی و جغرافیایی واسط مخابراتی مانند عمق، شوری، فشار، جنس کف و شرایط جوی، مدل ریاضی جدیدی برای کانال صوتی زیر آب ارائه کرده¬ایم. در این مدل تاثیر تمامی پدیده¬های با ابعاد بزرگ و کوچک به طور کامل در نظر گرفته شده است. همچنین مدل ارائه شده هم برای آب¬های عمیق و هم برای آب¬های کم¬عمق مانند خلیج فارس، قابل استفاده می¬باشد. بر پایه مدل ارائه شده و با توجه به شرایط محیطی خلیج فارس عملکرد یک سیستم مخابراتی qpsk را شبیه¬سازی کرده¬ایم. در بخش بعد روش¬هایی برای ارسال داده با قابلیت اطمینان بالا در محیط زیر آب پیشنهاد گردیده است. در ابتدا به منظور مقابله با فرکانس¬گزین بودن شدید کانال، از تکنیک ofdm استفاده شده است. نتایج شبیه¬سازی¬ها نشان¬دهنده بهبود قابل توجه احتمال خطای این تکنیک همراه با همزمانسازی و تخمین وتصحیح فاز کانال در گیرنده می¬باشد. تکنیک¬های چندگانگی فضایی و مخابرات همکارانه، روش¬های دیگری می¬باشند که برای مقابله با تارکنندگی شدید کانال صوتی زیر آب، می¬توانند استفاده شوند. با توجه به سرعت پایین صوت در زیر آب و عدم استفاده از فرکانس های بالا به دلیل تضعبف شدید؛ استفاده از سیستم¬های چند آنتنی، به دلیل کم شدن فاصله بین آنتن¬ها، پیشنهاد مناسبی می¬باشد. همچنین در فواصل طولانی با توجه به تضعیف شدید کانال، استفاده از یک واسط مخابراتی احتمال خطای کانال را کاهش می¬دهد. از این رو چندین روش برای به کاربردن این دو تکنیک در محیط زیر آب پیشنهاد شده است و نتایج شبیه¬سازی نشان¬دهنده موثر بودن این روش¬ها می¬باشد.