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水聲通信技術的研究進展

作者: 長沙金信諾防務  來源: www.503076.live  時間:2020年01月02日
  1 非相干水聲通信技術
  20世紀70年代后,數字調制逐漸取代模擬調制,成為水聲通信技術主要的調制方式。非相干通信技術主要是利用鍵控的方式進行調制,由于頻移鍵控(FSK)調制技術的通信數據可靠性較高,因此最為常用[3]。1981年美國麻省理工大學和伍茲霍爾海洋研究聯合開發的水聲通信系統利用多進制頻移鍵控(MFSK)進行調制,在200m左右的距離上實現了1.2kbps的水聲通信速率。
  2 相干水聲通信技術
  相干通信技術主要包括相移鍵控(PSK)、差分相移鍵控(DPSK),其帶寬利用率比非相干通信技術提高了一個數量級[4]。20世紀90年代美國Scripps海洋研究所發展出了單載波相干通信技術,采用多相移鍵控(MPSK)信號,空間分集、自適應均衡器、糾錯編碼和多普勒補償等技術。
  3 多載波水聲通信技術
  以正交頻分復用(OFDM)為代表的多載波水聲通信技術將高速串行信號轉化為低速并行信號,增加了碼元持續時間,降低了帶寬,有利于在多徑信道中傳輸。2005年美國康涅狄格大學的Shengli Zhou等人提出了補零OFDM水聲通信方案,實現了2.5km距離22.7kbps的水聲通信速率,且誤碼率低于。
  4 其他技術
  多輸入多輸出技術(MIMO)利用信號在信道中多徑傳播的特性來實現高速、可靠、多端通信。由于其具有提高信道容量、抗衰落、降低誤碼率等特點,因此這也是當前高速率水聲通信技術的發展趨勢之一。
  編碼技術可以提高通信系統的糾錯性能,降低通信系統的誤碼率。編碼方式包括RS碼、卷積碼、Turbo碼、低密度奇偶校驗(LDPC)碼,應用在水聲通信系統中可以明顯提高通信質量。
  擴頻技術信號所占用的帶寬遠大于原始信號帶寬,但其具有抗多徑和抗干擾能力,并且可以在低信噪比的條件下保證通信質量,因此也是水聲通信技術的重要發展方向。
  5、結語
  水聲通信技術的理論已經比較成熟,而在具體實現中還存在一些問題。雖然水聲通信技術已經取得了長足的進展,但要實現更快的通信速率、更高的通信質量、更完善的通信網絡,還需要MIMO技術、編碼技術、擴頻技術等技術的結合與實現,還有一段路要走。
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