Dissertação

{en_GB=Being Dory: Multicarrier System for Underwater Acoustic Communication} {} EVALUATED

{pt=O tópico de comunicações sem fios submarinas é bastante desafiante com possíveis aplicações científicas e económicas, a utilização de sondas ou outros equipamentos submarinos geralmente requer a utilização de cabos para a comunicação. A utilização de radio frequências não é viável devido à atenuação introduzida pelo meio, sendo as ondas acústicas a solução mais utilizada. Estas têm velocidades de propagação relativamente lentas, resultando em intervalos de tempo elevados entre chegadas devido a propagação multipercurso. Tentativas anteriores para utilizar ondas acústicas encontraram alguns problemas, nomeadamente, estruturas de compensação de canal proibitivamente complexas ou um peak to average power ratio elevado. Esta tese tem como objetivo explorar uma modulação baseada numa matriz, Orthogonal Signal-Division Multiplexing, onde é possível fazer uma gestão flexível do espectro e utilizar esquemas de equalização relativamente simples. A interpretação matricial da modulação permite a implementação de um recetor tipo turbo. É proposta também uma extensão Multiple Input Multiple Output para a modulação. As capacidades desta modulação foram testadas utilizando simulações do canal acústico submarino. O trabalho contém uma descrição da modulação proposta e respetivo sistema de comunicação e uma análise baseada em simulação dos diferentes parâmetros que o sistema possui. Os resultados sugerem que esta modulação pode ser uma solução interessante, a flexibilidade oferecida pela interpretação matricial permite acomodar diferentes respostas de canal. A estrutura turbo do recetor permite ganhos incrementais em cada passagem. No entanto a estrutura proposta para lidar com o ruído de Doppler entra em conflito com a estrutura de compensação de canal., en=Underwater wireless communications is a challenging subject with many scientific and economic applications, underwater probes and equipment usually rely on cables to transmit information. Terrestrial radio-frequency systems are not a viable solution due to attenuation of the medium. The mainstream solution for underwater wireless communications is to use acoustic waves, these waves have a much smaller propagation speed resulting in large time intervals between multipath arrivals. Previous communications systems would have different impairments and shortcomings, such as high peak to average power ratios or complex interference cancelling schemes. This thesis aims to explore a matrix based modulation, Orthogonal Signal-Division Multiplexing, with flexible spectrum management and relatively simple equalization techniques. The matrix interpretation of the modulation allows a turbo like receiver to be implemented. By simulating the underwater channel, the effectiveness of the modulation can be studied. A MIMO extension is also developed to increase the spectral efficiency of the system. The work provides a description of the proposed modulation and respective communication scheme and an analysis of the simulation results and how variation of different parameters affect the received data. The results suggest that this modulation is an interesting solution to the problem, by adapting the size of the modulation matrix different channel responses can be accommodated while maintaining an efficient communication. The turbo like structure of the receiver allows for incremental increase of the detecting capabilities. The proposed structure for dealing with Doppler noise seems to be in conflict with the one proposed for channel compensation.}
{pt=Comunicações Submarinas, Canal Acústico Submarino, Orthogonal Signal-Division Multiplexing, Recetor Turbo, Multiple Input Multiple Output, en=Underwater communications, Underwater Acoustic Channel, Orthogonal Signal-Division Multiplexing, Turbo Receiver, Multiple Input Multiple Output}

Novembro 23, 2018, 11:30

Orientação

ORIENTADOR

João Pedro Castilho Pereira Santos Gomes

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Rui Miguel Henriques Dias Morgado Dinis

FCT-UNL

Professor Associado