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海洋覆盖着地球三分之二的表面积,它是人类探索和研究的最前沿的领域之一。海洋不仅在国际商业和渔业中扮演重要的角色,而且还包含了有关气候的信息,以及大量急待开发的资源。
$ f: H: r0 b" f0 U( b, @# I 水下无线通信是研制海洋观测系统的关键技术,借助海洋观测系统,可以采集有关海洋学的数据,监测环境污染,气候变化海底异常地震火山活动,探查海底目标,以及远距离图像传输。水下无线通信在军事中也起到至关重要的作用,而且水下无线通信也是水下传感器网络的关键技术。 ( t. k4 G1 A# ]: s
水下无线通信主要可以分成三大类:水下电磁波通信、水声通信和水下量子通信,它们具有不同的特性及应用场合。
, T( R# o$ B) y& @" l& G 水声信道一个十分复杂的多径传输的信道,而且环境噪声高带宽窄可适用的载波频率低以及传输的时延大。为了克服这些不利因素,并尽可能地提高带宽利用效率,已经出现多种水声通信技术。 : E3 b9 u4 g& u" i# J @
(1)单边带调制技术。世界上第一个水声通信系统是美国海军水声实验室于1945 年研制的水下电话,主要用于潜艇之间的通信。该模拟通信系统使用单边带调制技术,载波频段为 8-15kHz,工作距离可达几公里。 : @' O; c. O$ R3 Q8 a7 O
(2)频移键控(FSK)。频移键控的通信系统从上世纪70年代后期开始出现到目前,在技术上逐渐提高频移键控需要较宽的频带宽度,单位带宽的通信速率低,并要求有较高的信噪比。
& Y' V0 ?9 X% ~/ d (3)相移键控(PSK)。上世纪80 年代初,水下声通信中开始使用相移键控调制方式。 相移键控系统大多使用差分相移键控方式进行调制,接收端可以用差分相干方式解调。采用差分相干的差分调相不需要相干载波,而且在抗频漂、抗多径效应及抗相位慢抖动方面,都优于采用非相干解调的绝对调相。但由于参考相位中噪声的影响,抗噪声能力有所下降。
$ R. { F, t+ q) q' N6 f 近年来,水声通信在以下两个方面取得了很大的进步: 1 E8 D7 [ h" u6 R$ h" g7 N
(4)多载波调制技术。
* ]! y6 U$ M+ S2 F7 P$ j+ _: L (5)多输入多输出技术。
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