OFDM水声通信基带传输技术及其湖试研究

"OFDM水声通信基带传输及试验研究 (2008年)" 本文主要探讨了在水声通信领域中，如何利用正交频分复用(OFDM)技术实现高效的数据传输。作者首先分析了水声通信环境下最佳频率的选择问题。由于水声通信的声能传播损失随着频率和距离的增加而增大，因此存在一个最优频率，使得在特定的距离下，接收端的信噪比(SNR)最高。这个最优频率可以通过公式1估算： \[ F_{opt} \approx \frac{70.7}{\sqrt{d \cdot f}} \] 其中，\( d \)代表通信距离，\( f \)是工作频率。这个公式揭示了在保持一定发射声源级(SL)的条件下，如何选择最佳工作频率以提高通信性能。 接下来，作者提出了一种新的OFDM水声通信基带传输方法，特别是在低载波频率条件下。这种方法通过频率映射，利用一对快速傅里叶变换(FFT)和逆快速傅里叶变换(IFFT)直接将待发送序列调制到载频上，从而避免了传统发射机的载频调制和接收机的解调过程，同时简化了载波同步的需求。这一创新设计降低了系统复杂性，适合中近程高速水声通信应用。 为了验证这种方法的有效性，作者进行了理论分析、仿真试验，并在湖泊环境中进行了实地测试。湖试结果显示，误码率低于10^-4，传输距离达到5km时，数据速率可达9kbps，这显著超越了国际上认可的水声通信标准——距离乘以数据率为40km*kbps。这些试验结果进一步证实了提出的OFDM基带传输方法在实际水声通信中的优越性。 OFDM技术在水声通信中的应用具有显著优势，如高频谱利用率、抗多径干扰能力和较低的接收机复杂度。通过基带传输的优化设计，可以克服水声通信中的诸多挑战，实现在中近程范围内的高速数据传输。这种方法不仅在理论层面得到了验证，而且在实际试验中也显示出了良好的性能，为水声通信领域的技术进步提供了新的思路和实践基础。