Jag accepterar att kakor lagras på min dator

Läs mer

Acoustic underwater communication methods for high data rate and for low signal to noise ratios.

Acoustic underwater communication methods for high data rate and for low signal to noise ratios. Beställ tryckt exemplar Lägg i kundvagnen
Författare: Nilsson Bernt, Olofsson Niten, Sangfelt Erland, Öberg Tommy
Ort: Stockholm
Sidor: 32
Utgivningsår: 2003
Publiceringsdatum: 2003-01-01
Rapportnummer: (FOI-R--1070--SE)
Nyckelord Undervattenskommunikation, beslutsåterkopplad utjämnare, QAM, impulssvar, flervägsutbredning, underwater communication, decision feedback equaliser, QAM, impulse response, multipath
Sammanfattning Vi utvecklar metoder för undervattenskommunikation som skall ge underlag för pågående och kommande anskaffningar av marina kommunikationssystem. Här redovisas teori och resultat för akustiska metoder avseende såväl hög datatakt (> 1 kbps) som låg datatakt (1-100 bps). I det förra fallet studeras bandbreddseffektiva moduleringsmetoder av typen M-QAM eller M-PSK, d.v.s. sådana som tillåter mer än en bit per Hz tillgänglig bandbredd. I det senare fallet studeras akustiska metoder med låg risk för upptäckt. Ett lovande sätt är att kombinera spektrum- spridning med Turbokodning. Här rapporterar vi preliminära resultat. Vi har tidigare lyckats avkoda signaler med 8000 bps på avståndet 14 km ost om Gotland genom att använda en beslutsåterkopplad utjämnare som kompenserar för flervägsutbredningens distortion. Då användes en enkelhydrofon som mottagare. Här utvidgas analysen till att samtidigt utnyttja fler hydrofoner för utjämning och större sändavstånd. Våra resultat visar att 4-QAM med 4000 bps kan avkodas utan fel på 37.5 km avstånd. Resultaten blir robustare ju fler hydrofoner som tas med i utjämnaren. OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) är ett alternativt modulationsformat som har potential att ge höga datatakter. Metoden är tämligen oprövad i undervattenskommunikation, men är intressant för tillämpningar med flervägsutbredning. Vi visar preliminära resultat från Långnabba där 8-PSK modulation användes för att överföra 5200 bps på 4 km. Avslutningsvis diskuterar vi kapaciteten som ett typiskt akustiskt kommunikationssystem kan klara i Östersjön och Atlanten. Det visar sig att möjliga datatakter och avstånd är jämförbara med den idag använda kortvågsradion.
Abstract We are currently developing methods for underwater communication that can form a basis for connecting underwater systems, and allowing them to become accessible nodes in a network centric defence. Here we study methods for both high data rate (> 1 kbps) acoustic transmissions and low data rate (1-100 bps). In the former case we use bandwidth efficient modulation, i.e. methods that allow more than one bit per Hz bandwidth to be transferred, of the type M-QAM or M-PSK. In the latter case our ambition is to study methods that reduce the probability for the transmitted signals to be detected or intercepted, i.e. covert acoustic communication. One promising way of achieving this is to use spread spectrum modulation combined with Turbo coding. Here we report on our initial work along this direction. In a previous study we reported on results from transmitting 8000 bps at a range of 14 km east of Gotland using decision feedback equalization (DFE) of short 4-QAM signals. The DFE is a standard method for combating the multipath distortion, which is characteristic of the channel. A single hydrophone was used as a receiver. Here we extend our results to larger distances and to process several hydrophones simultaneously, i.e. we study a multichannel DFE. In this way we manage to decode 4000 bps at a range of 38 km. The quality of the results are improved by using several hydrophones. We also introduce an alternative way of dealing with the multipath distortion through the use of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM). We successfully decoded 5200 bps at a range of 4 km, using data from an experiment in Långnabba, a test range in the Swedish archipelago. We conclude the study by demonstrating that acoustic communication can offer performance in terms of range and data rate which sometimes is comparable to the standard HF-radio.

Kundvagn

Inga rapporter i kundvagnen

FOI, Totalförsvarets forskningsinstitut

FOI
Totalförsvarets forskningsinstitut
164 90 Stockholm

Tel: 08-555 030 00
Fax: 08-555 031 00

Orgnr: 202100-5182