Analyse des multipath-akustischen Kanals in tiefem Wasser basierend auf Oberflächenkanälen

Die Unterwasserakustikkommunikation steht an der Spitze technologischer Fortschritte und bietet eine einzigartige und herausfordernde Grenzfläche für Forscher und Ingenieure. Im Gegensatz zu terrestrischen Umgebungen stellt das Unterwasserreich ein komplexes und dynamisches akustisches Medium dar, das die Signalübertragung erheblich beeinflusst. Mit Anwendungen, die von mariner Erkundung und Überwachung bis hin zur Offshore-Kommunikation reichen, wird die Notwendigkeit, zuverlässige und effiziente Kommunikationsverbindungen unter Wasser herzustellen, zunehmend wichtig. Die Unterwasserumgebung bringt spezifische Herausforderungen mit sich, wie Mehrwegeausbreitung, Signalabschwächung und unterschiedliche Umgebungslärmpegel. Diese Herausforderungen ergeben sich aus den Eigenschaften von Schallwellen im Wasser, wo sie mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten reisen, brechen und von Oberflächen reflektiert werden. Daher taucht diese Arbeit in das komplexe Reich der Mehrwegeausbreitung in tiefen Wasserumgebungen ein und nutzt Erkenntnisse aus den Eigenschaften von Oberflächenkanälen und Bodenreflexion. Die Kanalcharakterisierung wurde untersucht, indem Übertragungsverluste bei variierenden unterwasserumweltlichen Parametern wie Temperatur, Salinität, pH-Wert und Tiefe bewertet wurden. Darüber hinaus wurde der Einfluss der Frequenz auf die Übertragungsverluste aufgrund des Oberflächenkanals bewertet. Aus den Simulationsergebnissen geht hervor, dass im Vergleich zur Kurzstrecke bei höheren Frequenzen die Übertragungsverluste um 80 % zugenommen haben, als die Tiefe von 1000 Metern auf 6000 Meter anstieg.