Jakie są przemyślenia na temat najlepszej modulacji do podwodnej komunikacji akustycznej przy niskich częstotliwościach?

Chciałem wysłać zapytanie do DSP, aby uzyskać ogólne przemyślenia na temat najlepszego rodzaju modulacji do podwodnej komunikacji o niskiej częstotliwości. Wybrałem ten projekt, ponieważ mogę się z niego wiele nauczyć.

Niektóre kontekst:

• Niska częstotliwość jak w <500 Hz (oczywiście zarówno dla nośnej, jak i danych modulowanych)
• Powiedzmy BPS, 200 Hz byłoby dobre.
• Na pewno będzie miał wiele ścieżek.
• Częstotliwości można rozmazać z powodu efektu Dopplera maksymalnie o około 0,3% pierwotnej częstotliwości.

Co znalazłem do tej pory:

• Myślałem o OFDM, ale nauczyłem się, że chociaż oszacowanie kanału jest znacznie łatwiejsze, jest ono o wiele bardziej wrażliwe na efekty Dopplera.
• Myślałem również o modulacji ćwierkania, czy ktoś kiedykolwiek zrobił coś takiego?

Jakie są Twoje myśli?

Edycja: Dołączyłem niektóre z moich najgorszych scenariuszy (kanał wielościeżkowy, dla bps = 200 Hz). Kanał jest pod względem liczby bitów w dziedzinie czasu, dzięki czemu można łatwiej zobaczyć, ile bitów przechodzi przed kolejnym odbiciem.

Przypadek 1: Przypadek 2: Przypadek 3: Przypadek 4:

Uwagi:

• Jak widzimy, prawie zawsze mam drugą ścieżkę o niemal równej wielkości, ale przeciwnej fazie, gotową trzymać ją na mojej głównej ścieżce.
• Dla pakietu 1000 bitów przy 200 bps (5 sekund), przypuszczam, że kanał mógłby się znacznie zmienić ... ale jednocześnie mamy całkowitą kontrolę nad długością i zawartością pakietu.
• Możemy założyć, że przesunięcia częstotliwości spowodowane dopplerem są stosunkowo „dobrze wychowane”, tj. Nie występują nagłe „szarpnięcia”. Przesunięcia częstotliwości wynikające z niedopasowania nośnych można również traktować i zachowywać.

To paskudne środowisko sygnałowe. Zrobiłbym trochę judo DSP i sprawiłbym, że wielościeżkowy działałby dla ciebie, używając odbiornika prowizji , co powinno sprawić, że sygnały wielościeżkowe zwiększą twój SNR, a nie go zmniejszą.

Odbiorniki prowizji były używane (o ile wiem, zresztą) w systemach CDMA, ale to nie dlatego, że można ich używać tylko w systemach CDMA. Problemem jest okres symbolu. Poniższy cytat pochodzi z artykułu na temat odbiorników prowizji:

Odbiornik RAKE próbuje zebrać przesunięte w czasie wersje oryginalnego sygnału, zapewniając osobny odbiornik korelacji dla każdego z sygnałów wielościeżkowych. Można to zrobić, ponieważ elementy wielościeżkowe są praktycznie nieskorelowane z innymi, gdy ich względne opóźnienie propagacji przekracza okres czipu.

Zatem powodem, dla którego były one używane w systemach CDMA, a nie, powiedzmy, GSM, było to, że prędkość układu była o wiele większa, a zatem sygnały wielościeżkowe nie docierałyby do tego samego układu / symbolu. Nie dotyczyło to GSM i innych sygnałów „wąskopasmowych”. Mimo że szybkość transmisji jest bardzo niska, sygnały wielościeżkowe nadal wydają się mieć opóźnienia większe niż jeden symbol, więc to ograniczenie nie powinno stanowić problemu.

Innym problemem jest wykrywanie wielościeżkowego. Myślę, że można to osiągnąć za pomocą znanych sekwencji danych, takich jak preambuła, ale przyznaję, że nie jestem ekspertem w dziedzinie odbiorników prowizji.

Jeśli odbiornik prowizji nie działa, nadal możesz użyć długiego korektora do obsługi ścieżki wielościeżkowej.

Jeśli chodzi o inne elementy systemu, jeśli nie ma sprzężenia zwrotnego, zrobiłbym sygnał QPSK z FEC (prawdopodobnie kody turbo). Jeśli masz sprzężenie zwrotne, zrobiłbym to samo, ale także dynamicznie zmieniłbym typ modulacji z QPSK na 16-QAM lub coś, w zależności od tego, jak dobrze przechodzi sygnał.

EDYCJA: Po zastanowieniu się trochę zdałem sobie sprawę, dlaczego odbiorniki prowizji i systemy CDMA idą w parze. Problem polega na tym, że nawet jeśli wykryjesz sygnał wielościeżkowy, nie zrobi ci to wiele dobrego, chyba że ma dodatni SINR . Z definicji co najwyżej jeden sygnał wielościeżkowy może mieć dodatni SINR, ponieważ dla wszystkich innych sygnałów wielościeżkowych najsilniejszy je przytłacza.

W tym momencie pojawia się despreading. Kiedy sygnał wielościeżkowy jest deppreadowany, będzie miał dodatni SINR, zakładając, że współczynnik rozproszenia jest wystarczająco duży, aby pokonać początkowy ujemny SINR. Biorąc to pod uwagę, uważam, że właściwym rozwiązaniem jest złagodzenie granicy 500 Hz, użycie dość dużego współczynnika rozproszenia i odbiornika prowizji, aby połączyć różne sygnały wielościeżkowe.