Quali sono i pensieri sulla migliore modulazione da utilizzare per le comunicazioni acustiche subacquee a basse frequenze?

Volevo eseguire il ping dell'hivemind DSP per pensieri generali su quale sarebbe il miglior tipo di modulazione da utilizzare per le comunicazioni subacquee a bassa frequenza. Ho scelto questo progetto poiché posso imparare molto da esso.

Qualche contesto:

• Bassa frequenza come in <500 Hz (sia per il vettore che per i dati modulati ovviamente)
• BPS di dire, 200 Hz sarebbe buono.
• Avrà sicuramente multipath.
• Le frequenze possono essere imbrattate a causa del doppler di un fattore massimo di circa lo 0,3% della frequenza originale.

Quello che ho trovato finora:

• Stavo pensando a OFDM, ma ho imparato che mentre la stima dei canali è molto più semplice, è molto più sensibile agli effetti doppler.
• Stavo anche pensando alla modulazione del cinguettio, qualcuno ha mai fatto qualcosa del genere?

Quali sono i tuoi pensieri?

Modifica: ho allegato alcuni di quelli che credo siano scenari "peggiori" del (canale multipath, per un bps = 200 Hz). Il canale è in termini di numero di bit nel dominio del tempo in modo da poter vedere più facilmente quanti bit passano prima dell'arrivo della riflessione successiva.

Caso 1: Caso 2: Caso 3: Caso 4:

Appunti:

• Come possiamo vedere, ho quasi sempre un secondo percorso di grandezza quasi uguale, ma la fase opposta è pronta per attaccarlo al mio percorso principale.
• Per un pacchetto di 1000 bit a 200 bps, (5 secondi), suppongo che il canale potrebbe cambiare in modo significativo ... ma allo stesso tempo, abbiamo il controllo totale sulla lunghezza e sul contenuto del pacchetto.
• Possiamo supporre che gli offset di frequenza dovuti al doppler siano relativamente "ben educati", vale a dire, nessun "sussulto" improvviso. Anche le compensazioni di frequenza dovute a disallineamenti del vettore possono essere considerate altrettanto corrette.

Questo è un brutto ambiente di segnale. Farei un po 'di judo DSP e farei funzionare il multi-path per te usando un ricevitore rake , che dovrebbe far sì che i segnali multi-path aumentino il tuo SNR anziché diminuirlo.

I ricevitori di rake sono stati utilizzati (almeno per quanto ne so, comunque) nei sistemi CDMA, ma ciò non è dovuto al fatto che possono essere utilizzati solo nei sistemi CDMA. Il problema è il periodo del simbolo. La seguente citazione proviene da un documento sui ricevitori di rake:

Il ricevitore RAKE tenta di raccogliere le versioni spostate nel tempo del segnale originale fornendo un ricevitore di correlazione separato per ciascuno dei segnali multipath. Questo può essere fatto perché i componenti multipath sono praticamente non correlati da un altro quando il loro ritardo di propagazione superiore supera un periodo di chip.

Pertanto, il motivo per cui sono stati utilizzati nei sistemi CDMA e non, diciamo, nel GSM, era perché la velocità del chip era molto più veloce e quindi i segnali multipath non sarebbero arrivati ​​nello stesso chip / simbolo. Questo non era vero per GSM e altri segnali "a banda stretta". Anche se il bit rate è molto basso, i segnali multipath sembrano avere ritardi maggiori di un simbolo, quindi questo vincolo non dovrebbe essere un problema.

L'altro problema è rilevare il multipath. A mio avviso, ciò potrebbe essere realizzato con sequenze di dati note, come un preambolo, ma confesso di non essere un esperto di ricevitori di rake.

Se il ricevitore del rastrello non funziona, è comunque possibile utilizzare un equalizzatore lungo per gestire il multipath.

Per quanto riguarda gli altri elementi del sistema, se non ci sono feedback farei un segnale QPSK con FEC (probabilmente codici turbo). Se hai un feedback, farei lo stesso, ma cambierei anche dinamicamente il tipo di modulazione da QPSK a 16-QAM o qualcosa del genere, a seconda di quanto bene arriva il segnale.

EDIT: Dopo averci pensato un po ', ho capito perché i ricevitori di rake e i sistemi CDMA vanno di pari passo. Il problema è che anche se rilevi un segnale multi-path non ti fa molto bene a meno che non abbia un SINR positivo . Per definizione al massimo un segnale multi-percorso può avere un SINR positivo, perché per tutti gli altri segnali multi-percorso il più forte li travolge.

È qui che entra in gioco lo descovering. Una volta che il segnale multi-path è desolato, avrà un SINR positivo, assumendo che il fattore di diffusione sia abbastanza grande da superare il SINR iniziale negativo. Detto questo, penso che la soluzione giusta sia rilassare il limite di 500 Hz, usare un fattore di diffusione abbastanza grande e un ricevitore a rastrello per combinare i vari segnali multi-percorso.