Quelles sont les réflexions sur la meilleure modulation à utiliser pour les communications acoustiques sous-marines à basses fréquences?

Je voulais faire un ping au DSP hivemind pour des réflexions générales sur ce qui serait le meilleur type de modulation à utiliser pour les communications sous-marines basse fréquence. J'ai choisi ce projet car je peux en apprendre beaucoup.

Un certain contexte:

• Basse fréquence comme <500 Hz (pour les données porteuses et modulées évidemment)
• BPS de disons, 200 Hz serait bien.
• Aura certainement des trajets multiples.
• Les fréquences peuvent être maculées en raison du doppler d'un facteur maximum d'environ 0,3% de la fréquence d'origine.

Ce que j'ai trouvé jusqu'à présent:

• Je pensais à l'OFDM, mais j'ai appris que si l'estimation des canaux est beaucoup plus facile, elle est beaucoup plus sensible aux effets doppler.
• Je pensais aussi à la modulation de gazouillis, est-ce que quelqu'un a déjà fait quelque chose comme ça?

Quelles sont vos pensées?

Edit: j'ai joint certains de ce que je pense être les scénarios les plus défavorables du (canal multichemin, pour un bps = 200 Hz). Le canal est en termes de nombre de bits dans le domaine temporel afin que vous puissiez voir plus facilement combien de bits passent avant l'arrivée de la réflexion suivante.

Cas 1: Cas 2: Cas 3: Cas 4:

Remarques:

• Comme nous pouvons le voir, j'ai presque toujours un deuxième chemin d'amplitude presque égale mais de phase opposée prêt à le coller à mon chemin principal.
• Pour un paquet de 1000 bits @ 200 bps, (5 secondes), je suppose que le canal pourrait changer de manière significative ... mais en même temps, nous avons un contrôle total sur la longueur et le contenu du paquet.
• Nous pouvons supposer que les décalages de fréquence dus au doppler sont relativement «bien comportés», c'est-à-dire pas de «secousses» soudaines. Les décalages de fréquence dus à des décalages de porteuse peuvent également être considérés comme bien comportés.

C'est un environnement de signal désagréable. Je ferais un peu de judo DSP et ferais fonctionner le multivoies pour vous en utilisant un récepteur en râteau , ce qui devrait faire augmenter le SNR de vos signaux multivoies plutôt que de le diminuer.

Les récepteurs Rake n'ont été utilisés (pour autant que je sache) que dans les systèmes CDMA, mais ce n'est pas parce qu'ils ne peuvent être utilisés que dans les systèmes CDMA. Le problème est la période des symboles. La citation suivante est tirée d'un article sur les récepteurs à râteau:

Le récepteur RAKE tente de collecter les versions décalées dans le temps du signal d'origine en fournissant un récepteur de corrélation séparé pour chacun des signaux à trajets multiples. Cela peut être fait car les composants à trajets multiples sont pratiquement non corrélés les uns des autres lorsque leur retard de propagation relatif dépasse une période de puce.

Ainsi, la raison pour laquelle ils étaient utilisés dans les systèmes CDMA et non pas, disons, GSM, était parce que la vitesse de la puce était tellement plus rapide, et donc les signaux à trajets multiples n'arriveraient pas dans la même puce / symbole. Ce n'était pas le cas pour le GSM et les autres signaux "à bande étroite". Même si votre débit binaire est très faible, les signaux à trajets multiples semblent toujours avoir des retards supérieurs à un symbole, donc cette contrainte ne devrait pas être un problème.

L'autre problème est la détection du multichemin. Cela pourrait, je pense, être accompli avec des séquences de données connues, comme un préambule, mais j'avoue que je ne suis pas un expert des récepteurs râteau.

Si le récepteur de râteau ne fonctionne pas, vous pouvez toujours utiliser un long égaliseur pour gérer les trajets multiples.

En ce qui concerne les autres éléments du système, s'il n'y a pas de retour, je ferais un signal QPSK avec FEC (probablement des codes turbo). Si vous avez des commentaires, je ferais de même, mais je changerais également dynamiquement le type de modulation de QPSK à 16-QAM ou quelque chose, selon la façon dont le signal passe.

EDIT: Après y avoir réfléchi un peu, j'ai compris pourquoi les récepteurs râteau et les systèmes CDMA vont de pair. Le problème est que même si vous détectez un signal à trajets multiples, cela ne vous fait pas beaucoup de bien à moins qu'il ait un SINR positif . Par définition, au plus un signal à trajets multiples peut avoir un SINR positif, car pour tous les autres signaux à trajets multiples, le plus fort les submerge.

C'est là qu'intervient le désétalement. Une fois que le signal multitrajet est désétalé, il aura un SINR positif, en supposant que le facteur d'étalement est suffisamment grand pour surmonter le SINR négatif initial. Compte tenu de cela, je pense que la bonne solution consiste à assouplir la limite de 500 Hz, à utiliser un facteur d'étalement assez important et un récepteur en râteau pour combiner les différents signaux multitrajets.