海(hǎi)洋百科(kē) | 為(wèi)什(shén)麽水(shuǐ)聲通(tōng)信是(shì)世界性難題?

       随著(zhe)人(rén)類利用(yòng)海(hǎi)✔洋、開(kāi)發海(hǎi)洋的(de)日(rì)益深入,人(rén)們對(duì)水(shuǐ)聲通(tōng)信技(jì)術(shùπ)需求也(yě)日(rì)趨迫切,水(shuǐ)聲通(tōng)信已成為(wèi)近(jìn)年(niá✔n)來(lái)國(guó)際上(shàng)研究的(de)焦點。相(xiàng)比其他(tā)水(≈shuǐ)下(xià)通(tōng)信方式,水(shuǐ)聲通(tōng)信的(de)發展遠(yuǎn)遠(yuǎn)滞後,一(yī)直以來(lái)都(dōu)π存在著(zhe)諸多(duō)有(yǒu)待攻克的(de)難題。


        那(nà)麽,水(shuǐ)聲通(tōng)信到(dào)底難在哪裡(lǐ)?



       水(shuǐ)介質與空(kōng)氣δ介質的(de)特性完全不(bù)同,水(shuǐ)聲信道(dào)與空(kōng)氣中的(de)無線電(diàn)信道(dào)具有(yǒu)許多(duō)明($míng)顯的(de)差異,水(shuǐ)聲信道(dào)是(shì)時(shí)間(jiān)散布快₹(kuài)速衰落信道(dào),具有(yǒu)多(duō)普勒不(bù)穩定性。水(shuǐ)聲通(tōng)信的(de)衰耗因素較多(duō),特别是(shì)在海(hǎπi)水(shuǐ)中傳播,聲傳播損失不(bù)僅與頻(pín)率有(yǒu)關,而且還(hái)受海(hǎi)水(shuǐ)的(de)含鹽度、溫度、密度、深度、距離(líΩ)等的(de)影(yǐng)響,造成中遠(yuǎn)程水(shuǐ)聲信道(dào)帶寬極其有(yǒu)限。水(shu∑ǐ)中的(de)聲速計(jì)算(suàn)公式可(kě)見(jiàn)下(xià)式:

        

 c=1449.2+4.6T-0.055T2+(1.34-0.010T)(S-35)+0.016D 

            其中:r是(shì)海( hǎi)水(shuǐ)溫度,s是(shì)鹽度,D是(shì)深度


        海(hǎi)水(shuǐ)中不(bù)均勻分(fēn)布的(de)聲速剖面造成聲線的(de)彎曲,而聲波的(¥de)界面反射和(hé)随機(jī)散射又(yòu)引起聲波接收信号的(de)多(duō)途效應。在實現(xiànφ)高(gāo)速通(tōng)信時(shí),有(yǒu)限的(de)信道(dào)帶寬和(hé)信号的(©de)多(duō)途傳輸會(huì)引起非常嚴重的(de)碼間(jiān)幹擾,造成接收數(shù)據的(de)嚴重誤碼。同一(yī)聲源發出的(de)聲波,在不(bù)同的(de)海(hǎ™i)區(qū)或不(bù)同的(de)季節,傳播情況可(kě)能(néng)都(dōu)不(bù)同。


        其中,水(shuǐ)聲通(t∏ōng)信面臨最困難的(de)就(jiù)是(shì)強多(duō)途和(hé)由于海(hǎi)洋表面反射、↓內(nèi)波等引起的(de)快(kuài)速時(shí)變。其中自(zì)多(duō)途引起的(de)接收信号的(de)振幅衰落,多(duō)途引起接收信号的(de)碼間(jiān)§幹擾,再加上(shàng)海(hǎi)洋環境複雜(zá)、載波頻(pín)率低(dī)、水(shuǐ)聲信道(dào)帶'寬極為(wèi)有(yǒu)限以及傳輸條件(jiàn)的(de)時(shí)間(jiān)-空(kōng)∑間(jiān)-頻(pín)率變化(huà)特性,使得(de)水(shuǐ)聲信道(dào)成為(wèi)迄今為(wèi>)止最困難的(de)無線通(tōng)信信道(dào)。正因為(wèi)如(rú)此,高(gāo)速可(kě)靠的(de)水(shuǐ)聲通(tōng)信世界範圍內(nèi)仍是(shì)一(yī)個(gè)極≈具挑戰性的(de)技(jì)術(shù)難題。



         世界上(shàng)各個(gè)國 (guó)家(jiā)對(duì)水(shuǐ)聲通(tōng)信技(jì)術(shù)的(de)研究工(gōng)作(zπuò)已長(cháng)達幾十年(nián),随著(zhe)通(tōng)信技(jì)術(shù)的(de)發展,水(shuǐ)聲通(tōng)信技(jì)術(shù)也(yě)得(de)到 (dào)了(le)較為(wèi)快(kuài)速的(de)突破,那(nà)麽,在實際運用(yòng)中,如(rú)何評價水(shuǐ)聲通(tōng)信技(jì)術(shù)的(de)先進性呢(ne)?



        水(shuǐ)聲通(tōng)信技(jì)術(shù)的(de)幾個(gè)關鍵性能(néng)評判指标是(shì)傳輸¶(通(tōng)信)速率和(hé)傳輸(通(tōng)信)距離(lí)。 一(yī)般情況下(xià),水(shuǐ')聲通(tōng)信距離(lí)越遠(yuǎn),傳輸速率越低(dī),而通(tōng)信距離(lí)和(hé)速度從(cón↕g)根本上(shàng)又(yòu)由通(tōng)信頻(pín)率帶寬決定。所以兩種通(tōng)信技(jì)術(shù)的(de)優劣一(yī)般₩是(shì)相(xiàng)近(jìn)帶寬下(xià)才有(yǒu)可(kě)比性。用(yòng)類似的(de)帶寬,速率越高(gāo),通(tōng)信距離(lí)越長(cháng),π技(jì)術(shù)就(jiù)越先進,可(kě)組網及可(kě)延展性就(jiù)越好(hǎo)。當然,對(duì)一(yī)個(gè)水(shuǐ)聲通( tōng)信産品的(de)評價還(hái)有(yǒu)其他(tā)方面的(de)考慮,如(rú)重量,功耗,可(kě)部署深度等。這(zhè)些(xiē)參數(s hù)相(xiàng)對(duì)水(shuǐ)聲技(jì)術(shù)的(de)特點與難點都(dōu)是(shì)次要(yào)的(₽de)(secondary)。再者由于水(shuǐ)聲通(tōng)信是(shì)個(gè)新興領域,✘還(hái)沒有(yǒu)産業(yè)标準。大(dà)多(duō)産品參數(shù)的(de)标定很(hěn)不(bù)規範,經常用(yòng)理(lǐ)想狀态下(xià§)的(de)數(shù)據示人(rén)。所以業(yè)界普遍認同實測數(shù)據,而不(bù)看(kàn)重産品标定參數(shù)。


          經中國(guó)海(hǎi)洋大(dà)學實測國(guó)內(nèi)外(wài)幾家(jiā)在行(xíng)業(yè)內(εnèi)具有(yǒu)代表性的(de)公司的(de)産品性能(néng),所有(yǒu)水(shuǐ)聲通(↓tōng)信産品的(de)工(gōng)作(zuò)頻(pín)率帶寬在15-45K之間(jiān),而對(duì)比它們之間(jiān)所能(>néng)達到(dào)的(de)實際速率,智慧海(hǎi)洋科(kē)技(jì)(以ANG-02009為(wèi)例)至少(shǎo)是(shì)其他(tā)産品的(de)5倍,通(tō↕ng)信距離(lí)也(yě)是(shì)其他(tā)較高(gāo)速率産品的(de)兩倍。因此,智慧海(hǎi)洋科(kē)技(j↕ì)産品領先進入國(guó)家(jiā)深水(shuǐ)基地(dì)蛟龍号測試平台,并用(yòng)于大(dà)型試驗水(shuǐ)池的(de)數(shù)據統計(jì)和(hé)設備檢測。1λ1月(yuè)5日(rì),智慧海(hǎi)洋科(kē)技(jì)攜手中科(kē)院海(hǎi)洋研究所在青島膠州灣海(hǎi)域成功完成測深設備與水(shuǐ)聲✘通(tōng)信機(jī)聯合系統測試,驗證智慧海(hǎi)洋科(kē)技(jì)水(shuǐ)聲通(tōng)信機(jī)能(néng)實現(xiàn)5185m距離✔(lí)內(nèi)的(de)穩定通(tōng)信。所以,智慧海(hǎi)洋科(kē)技(jì)不(bù)僅擁有σ(yǒu)穩定、高(gāo)速、遠(yuǎn)距離(lí)的(de)水(shuǐ)聲通(tōng)信技(jì)術(shù),同時(shí>),智慧海(hǎi)洋科(kē)技(jì)又(yòu)是(shì)世界上(shàng)第一(yī)家(jiā)能(néng)全方位提供水(shuǐ)下(xià)無線自(zì)組網支持¶的(de)公司。


          雖然因水(shuǐ)聲信道(dào)的(de)多(duō)徑效應、時(shí)變效應、可(k‍ě)用(yòng)頻(pín)寬窄、信号衰減嚴重等諸多(duō)因素,使水(shuǐ)聲通(tōng)信成為(wèi)當今最為(wèi)複雜(zá)的(de)通(tōng)信技σ(jì)術(shù)之一(yī),但(dàn)水(shuǐ)聲通(tōng)信技(jì)術(shù)仍在迅猛發展之中。目前水(shuǐ)聲通(tōng)信的(de)關鍵問(wèn)題是π(shì)數(shù)據傳輸率較低(dī),因此克服多(duō)徑效應等不(bù)利因素的(de)手段,達到(dào)提高(gāo)帶寬利用(yòng)效率的(de)目的(de&),将是(shì)未來(lái)水(shuǐ)聲通(tōng)信技(jì)術(shù)的(de)主要(yào)發展方向。

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