Dissertação
{en_GB=OFDM sytem for Underwater Acoustic Communications} {} EVALUATED
{pt=Avanços recentes em aplicações submarinas, como redes de sensores e observatórios oceanográficos, criaram a necessidade do desenvolvimento de sistemas de comunicações subaquáticas sem fios robustas e com altas taxas de transmissão. Contudo, estas aplicações requerem comunicações de médio a longo alcance, que só pode ser alcançado através de ondas acústicas, devido à alta atenuação de ondas electromagnéticas e ondas rádio. Replicando o sucesso em comunicações terrestres sem fios, OFDM emergiu como modulação popular em comunicações acústicas submarinas, atingindo boa eficiência espectral (e altas taxas de transmissão), mesmo em canais difíceis, mantendo simples a estrutura do transmissor e receptor. O trabalho apresentado nesta tese provém de um projecto para desenvolver um modem OFDM adaptável baseado em rádios definidos por software. O objectivo especifico deste trabalho é desenvolver um conjunto de blocos de processamento de sinal para ligações ponto-a-ponto baseado em OFDM, que se baseia num esquema com feedback (além do escopo deste trabalho) para computar as métricas de qualidade e, em conformidade, escolher os parâmetros de modulação. (Largura de banda, numero de subportadoras, tamanho da constelação, etc.) para uma performance óptima do modem. Esta tese discute algoritmos para sincronização de pacotes,, correcção de Doppler, estimação e equalização de canal, e codificação. A sua performance é caracterizada em simulações de modelos realísticos de propagação subaquática (usando traçado de raios Bellhop) e com dados em mar colectados em Faro, Portugal, em Janeiro de 2017., en=Recent advances in underwater applications, such as ocean-observatory systems and sensor networks, led to the need for high data-rate and robust underwater wireless communications. However, these applications require mid to long range underwater communications, and can only be achieved by acoustic waves, due to high attenuation for electromagnetic or radio waves. Re-enacting its massive success in terrestrial wireless radio communications, Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) has recently emerged as a powerful and widely popular modulation for coherent underwater communication that can attain good bandwidth efficiency (and high data rates) even in difficult channels while keeping a relatively simple transmitter and receiver structure. The work presented in this thesis originates from a broader project to develop an adaptable underwater OFDM modem based on the Software-Defined Radio (SDR) paradigm. The specific goal of this work is to develop and assess the baseline signal processing blocks for a point-to-point OFDM link, which would lie at the core of any feedback scheme (beyond the scope of this work) to compute quality metrics and accordingly set the modulation parameters (bandwidth, number of carriers, constellation size, coding rate, etc.) for optimal modem performance. The thesis discusses algorithms for packet synchronization, coarse and fine-grained Doppler correction, channel estimation, channel equalization and coding. Their performance is characterized in simulation with realistic models of underwater propagation (using the Bellhop ray tracer) and with at-sea data collected in Faro, Portugal, in January 2017. }
maio 31, 2017, 13:0
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
João Pedro Castilho Pereira Santos Gomes
Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)
Professor Auxiliar
