基于声学与磁感应混合技术的水下协作MIMO通信
信号处理
2019-10-28 v1 信息论
math.IT
摘要
未来智能海洋应用需要长距离可靠通信以连接水下传感器/机器人与远端水面基站。由于恶劣且动态的水下声学信道，实现此类目标具有挑战性。虽然多输入多输出（MIMO）技术可增强可靠性和传输距离，但由于波长大，难以在单一水下设备上放置多个声学换能器。尽管让多个水下设备形成虚拟MIMO系统的协作MIMO技术可解决该问题，但由于声波极大且动态的 propagation 延迟，分布式水下设备无法同步。为此，本文提出一种基于声学与磁感应（MI）混合技术的水下协作MIMO通信机制。利用MI技术可完美解决节点间同步问题，使分布式声学换能器协作形成窄波束用于长距离水下通信。由于MI的信号传播延迟可忽略，同步时间与误差显著降低。为定量分析改进效果，严格推导了所提系统的同步误差、信噪比（SNR）、有效通信时间和吞吐量的闭式表达式。所提混合系统在波束成形和空时编码方案下的软件定义测试床上实现。通过数值分析和真实实验，本文表明所提混合协作MIMO机制比传统声学系统实现了更低的误码率和同步误差。
引用
@article{arxiv.1910.11378,
title = {Underwater Cooperative MIMO Communications using Hybrid Acoustic and Magnetic Induction Technique},
author = {Zhangyu Li and Soham Desai and Vaishnendr D Sudev and Pu Wang and Jinsong Han and Zhi Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.11378},
year = {2019}
}