Quais são os pensamentos sobre a melhor modulação a ser usada nas comunicações acústicas subaquáticas em baixas frequências?

Eu queria fazer ping no hivemind do DSP para obter idéias gerais sobre qual seria o melhor tipo de modulação a ser usado para comunicações subaquáticas de baixa frequência. Eu escolhi este projeto, pois posso aprender muito com ele.

Algum contexto:

• Baixa frequência como em <500 Hz (para dados portadores e modulados obviamente)
• BPS, digamos, 200 Hz seria bom.
• Certamente terá multipath.
• As frequências podem ser manchadas devido ao doppler por um fator máximo de cerca de 0,3% da frequência original.

O que eu encontrei até agora:

• Eu estava pensando no OFDM, mas aprendi que, embora a estimativa de canal seja muito mais fácil, ela é muito mais sensível aos efeitos do doppler.
• Eu também estava pensando em modulação chirp, alguém já fez algo assim?

Quais são seus pensamentos?

Edit: Anexei alguns dos cenários que eu acredito serem os "piores casos" do (canal de caminhos múltiplos, para um bps = 200 Hz). O canal está em termos de número de bits no domínio do tempo, para que você possa ver com mais facilidade quantos bits passam antes que a próxima reflexão chegue.

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

Notas:

• Como podemos ver, eu quase sempre tenho um segundo caminho de magnitude quase igual, mas a fase oposta está pronta para colocá-lo no meu caminho principal.
• Para um pacote de 1000 bits a 200 bps (5 segundos), suponho que o canal possa mudar significativamente ... mas, ao mesmo tempo, temos controle total sobre o comprimento e o conteúdo do pacote.
• Podemos supor que os desvios de frequência devido ao doppler sejam relativamente 'bem comportados', ou seja, sem 'empurrões' repentinos. Compensações de frequência devido a incompatibilidades de transportadora também podem ser consideradas.

Esse é um ambiente de sinal desagradável. Eu faria um pouco de judô DSP e faria o multi-path trabalhar para você usando um rake receiver , o que deve fazer com que os sinais de multi-path aumentem seu SNR em vez de diminuí-lo.

Os receptores Rake foram usados ​​apenas (tanto quanto eu sei) em sistemas CDMA, mas isso não ocorre porque eles só podem ser usados ​​em sistemas CDMA. A questão é o período dos símbolos. A citação a seguir é de um artigo sobre receptores de rake:

O receptor RAKE tenta coletar as versões deslocadas no tempo do sinal original, fornecendo um receptor de correlação separado para cada um dos sinais de caminhos múltiplos. Isso pode ser feito porque os componentes de caminhos múltiplos praticamente não estão correlacionados quando o atraso relativo de propagação excede um período de chip.

Assim, a razão pela qual eles foram usados ​​nos sistemas CDMA e não, digamos, no GSM, foi porque a velocidade do chip era muito mais rápida e, portanto, os sinais de caminhos múltiplos não chegavam ao mesmo chip / símbolo. Isso não era verdade para GSM e outros sinais de "banda estreita". Embora sua taxa de bits seja muito baixa, os sinais de caminhos múltiplos ainda parecem ter atrasos maiores que um símbolo, portanto, essa restrição não deve ser um problema.

O outro problema é detectar o caminho múltiplo. Penso que isso poderia ser realizado com seqüências de dados conhecidas, como um preâmbulo, mas confesso que não sou especialista em rake receptors.

Se o rake receiver não funcionar, você ainda poderá usar um equalizador longo para lidar com o caminho múltiplo.

Em relação aos outros elementos do sistema, se não houver feedback, eu faria um sinal QPSK com FEC (provavelmente códigos turbo). Se você tiver feedback, eu faria o mesmo, mas também mudaria dinamicamente o tipo de modulação de QPSK para 16-QAM ou algo assim, dependendo de quão bem o sinal está passando.

EDIT: Depois de pensar um pouco sobre o assunto, percebi por que os receptores rake e os sistemas CDMA andam de mãos dadas. O problema é que, mesmo que você detecte um sinal de vários caminhos, ele não é muito bom a menos que tenha um SINR positivo . Por definição, no máximo, um sinal de caminhos múltiplos pode ter um SINR positivo, porque para todos os outros sinais de caminhos múltiplos, os mais fortes os sobrecarregam.

É aí que entra a dispersão. Uma vez que o sinal de múltiplos caminhos for dispersado, ele terá um SINR positivo, assumindo que o fator de espalhamento seja grande o suficiente para superar o SINR negativo inicial. Dado isso, acho que a solução certa é relaxar o limite de 500 Hz, use um fator de expansão bastante grande e um receptor de rake para combinar os vários sinais de vários caminhos.