¿Qué piensa sobre la mejor modulación para usar en comunicaciones acústicas subacuáticas a bajas frecuencias?

Quería hacer ping a la mente de la colmena DSP para obtener ideas generales sobre cuál sería el mejor tipo de modulación para las comunicaciones subacuáticas de baja frecuencia. Elegí este proyecto porque puedo aprender mucho de él.

Algún contexto:

• Baja frecuencia como en <500 Hz (obviamente para datos portadores y modulados)
• BPS de decir, 200 Hz sería bueno.
• Sin duda tendrá múltiples caminos.
• Las frecuencias se pueden difuminar debido al doppler en un factor máximo de aproximadamente 0.3% de la frecuencia original.

Lo que he encontrado hasta ahora:

• Estaba pensando en OFDM, pero aprendí que si bien la estimación de canales es mucho más fácil, es mucho más sensible a los efectos Doppler.
• También estaba pensando en la modulación de chirp, ¿alguien ha hecho algo así?

¿Cuáles son tus pensamientos?

Editar: He adjuntado algunos de los que creo que son escenarios del "peor de los casos" del (canal de múltiples rutas, para un bps = 200 Hz). El canal está en términos de número de bits en el dominio del tiempo para que pueda ver más fácilmente cuántos bits pasan antes de que llegue la siguiente reflexión.

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

Notas:

• Como podemos ver, casi siempre tengo un segundo camino de casi igual magnitud pero fase opuesta listo para pegarlo en mi camino principal.
• Para un paquete de 1000 bits a 200 bps, (5 segundos), supongo que el canal podría cambiar significativamente ... pero al mismo tiempo, tenemos un control total sobre la longitud y el contenido del paquete.
• Podemos suponer que las compensaciones de frecuencia debidas al doppler se comportan relativamente "bien", es decir, no hay "sacudidas" repentinas. Las compensaciones de frecuencia debido a desajustes de portadora también se pueden considerar como bien comportadas.

Ese es un entorno de señal desagradable. Haría un poco de judo DSP y haría que la ruta múltiple funcione para usted usando un receptor de rastrillo , lo que debería hacer que las señales de ruta múltiple aumenten su SNR en lugar de disminuirla.

Los receptores de rastrillo solo se han usado (hasta donde yo sé, de todos modos) en sistemas CDMA, pero eso no se debe a que solo se puedan usar en sistemas CDMA. El problema es el período del símbolo. La siguiente cita es de un artículo sobre receptores de rastrillo:

El receptor RAKE intenta recopilar las versiones desplazadas en el tiempo de la señal original proporcionando un receptor de correlación separado para cada una de las señales de múltiples rutas. Esto se puede hacer debido a que los componentes de múltiples rutas están prácticamente sin correlación de otro cuando su retraso de propagación relativo excede un período de chip.

Por lo tanto, la razón por la que se usaron en sistemas CDMA y no, por ejemplo, GSM, fue porque la velocidad del chip era mucho más rápida y, por lo tanto, las señales de múltiples rutas no llegarían al mismo chip / símbolo. Eso no era cierto para GSM y otras señales de "banda estrecha". Aunque su velocidad de bits es muy baja, las señales de trayectos múltiples aún parecen tener retrasos mayores que un símbolo, por lo que esta restricción no debería ser un problema.

El otro problema es detectar la ruta múltiple. Creo que esto podría lograrse con secuencias de datos conocidas, como un preámbulo, pero confieso que no soy un experto en receptores de rastrillos.

Si el receptor de rastrillo no funciona, aún podría usar un ecualizador largo para manejar la ruta múltiple.

Con respecto a los otros elementos del sistema, si no hay retroalimentación, haría una señal QPSK con FEC (probablemente códigos turbo). Si tiene comentarios, yo haría lo mismo pero también cambiaría dinámicamente el tipo de modulación desde QPSK hasta 16-QAM o algo, dependiendo de qué tan bien llegue la señal.

EDITAR: Después de pensarlo un poco, me di cuenta de por qué los receptores de rastrillo y los sistemas CDMA van de la mano. El problema es que incluso si detecta una señal de ruta múltiple, no le sirve de mucho a menos que tenga un SINR positivo . Por definición, a lo sumo, una señal de múltiples rutas puede tener un SINR positivo, porque para todas las demás señales de múltiples rutas, la más fuerte las abruma.

Ahí es donde entra en juego el desentrañamiento. Una vez que la señal de ruta múltiple se desparrama, tendrá un SINR positivo, suponiendo que el factor de propagación sea lo suficientemente grande como para superar el SINR negativo inicial. Dado esto, creo que la solución correcta es relajar el límite de 500 Hz, usar un factor de dispersión bastante grande y un receptor de rastrillo para combinar las diversas señales de múltiples rutas.