View Project

Norwegian AI Directory

Towards higher data rates in underwater acoustic communication using MIMO


Description:

Det er økt aktivitet i subsea-domenet, som krever tilgang til robust høyhastighets kommunikasjon. Applikasjoner spenner fra live videostreaming innen marin robotikk til fiske-telemetri i havbruk. Eksisterende undervannskommunikasjon løsninger er ofte ikke i stand til å møte nye og kommende krav. Nye løsninger er påkrevd. Denne arbeide tar sikte på å forbedre datahastighetene i undervannskommunikasjon, ved hjelp av akustisk kommunikasjon i very high frequency (VHF) båndet. Akustisk kommunikasjon i VHF båndet er relativt uutforsket terreng men bruket forventes å øke i takt med krav til større båndbredde og høyere datahastighet. Kunnskap om VHF kanaler er en forutsetning for å oppnå høy data overføring. Vi har i dette arbeidet undersøkt gruntvannskanaler i VHF-båndet rundt 250 kHz. Målingene ble utført med 64 hydrofoner anordnet i en linjearray. Flerveis spredning på hundrevis av symboler kjennetegner de målte kanalene, og Doppler-spredning på titalls hertz. Lange og raskt svingende kanaler danner grunnlaget for behandlingsintensive algoritmer. En standard mottakerstruktur er flerkanal decision feedback equalization (DFE), oppdatert med recursive least square (RLS) algoritmen. Då antall utjevningskanaler vokser blir kompleksiteten til RLS blir problematisk. Vi har eksperimentelt vist at oppdatering basert på LMS-algoritmen, som har lav kompleksitet, kan ha samme ytelse som RLS når antall hydrofoner kanaler er mange. Basert på dette har en flerkanals mottaker basert på en lineær utjevner, oppdatert med LMS-algoritmen, blitt utviklet for en field-programmable gate array (FPGA). Kombinert med en 64 hydrofon linjearray, har vi demonstrert sanntidsinformasjonshastigheter på 465 kbps over 100 m, og 155 kbps over 1000 m i VHF-båndet. Alternativet til å øke datamengden er å bruke den tilgjengelige båndbredden å støtte flere brukere; potensielle bruksområder er innen oppdrettsfisk telemetri. Basert på data registrert i et lakseoppdrett har vi målt VHF kanalegenskaper og demonstrert pålitelig 78 kbps kommunikasjon over 18 m, med potensialet at supportere hundrevis av usynkroniserte brukere.


Project leader: Frank Tichy

Started: 2016

Ends: 2020

Category: Næringsliv

Sector: Næringsliv

Budget: 1580998

Institution: KONGSBERG MARITIME AS

Address: NA