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

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.