روش هم‌گاه‌سازي رقومي در مخابرات صوتي داده‌هاي زير آب برد بلند (10 كيلومتر) درياهاي كم‌عمق

Investigation and evaluation of acoustic-communication synchronization method for shallow-water long-range applications

در اين مقاله يك روش هم‌گاه‌سازي (سنكرون‌سازي) صوتي رقومي (آكوستيكي ديجيتال) مخابرات داده زير آب، براي كاربرد در مخابرات صوتي بدون سيم درياهاي كم‌عمق، پيشنهاد و براي بردهاي يك كيلومتر و ده كيلومتر مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد. در ارايه اين روش از مفهوم يا روش هم‌گاه‌سازي (سنكرون‌سازي) سامانه تلويزيون و هم‌چنين از يك روش تجربي استفاده مي‌گردد. در روش پيشنهادي اين مقاله، سازوكاري در پاكت داده‌هاي ارسالي تعبيه مي‌گردد كه به كمك آن هم‌گاه‌ساز (سنكرون‌ساز) گيرنده، ابتدا بسته‌هاي ارسالي را (با دقت لازم و برخط) تشخيص مي‌دهد و آشكار‌سازي صحيح بيت‌هاي دريافتي از محل دقيق شروع بيت‌هاي مدوله شده در طول زمان ارسال- دريافت (در روند تبادل اطلاعات) بر مبناي آن انجام مي‌پذيرد. به دليل ماهيت صوتي كال (كانال) مخابرات زيرآب و عدم انتشار امواج برقامغناطيس به درون آب، روش‌هاي معمول بيرون از آب (نظير روش هم‌گاه‌سازي سامانه تلويزيون) براي كار در زير آب جوابگو نيستند و لذا روش پيشنهادي مقاله (كه از روش هم‌گاه‌سازي سامانه تلويزيون الهام گرفته است)، كار هم‌گاه‌سازي (سنكرون‌سازي) مخابرات داده زير آب را به طور موثر انجام مي‌دهد. مشاركت اصلي مقاله، پيشنهاد يك پروتكل جديد هم‌گاه‌سازي (سنكرون‌سازي) رقومي براي سامانه‌هاي مخابرات داده آب‌هاي كم‌عمق برد بلند (تا ده كيلومتر) مبتني بر روش مذكور مي‌باشد. به منظور ارزيابي روش و پروتكل پيشنهادي، يك مودم صوتي زير آب اِف‌اِس‌كِي رده برد بلند (ده كيلومتر)، طراحي و پياده‌سازي گرديد كه نتايج ارزيابي‌ها و مطالعات عملكردي نشان از اثربخشي روش پيشنهادي مقاله مي‌دهد.

In this paper investigation of acoustic-communication synchronization method for shallow-water data communication is presented and a method is proposed and is evaluated for long-range applications. The proposed method is based on A) an empirical methodology and B) borrowing the concept of the television synchronization method. In proposed method, a mechanism is adopted in packet structure by which the receiver synchronizer extracts the beginnings of the transmitted packet through the communication task. Because of the acoustic nature of the channel (underwater communication channel) and non-applicability of EM propagation in water, the terrestrial synchronization methods (such as TV synchronization method) are not suitable for underwater applications, so the proposed method is effective for shallow-water acoustic communication. Main contribution of the paper is the proposal of a novel synchronization protocol for medium to long-range shallow-water (acoustic) data-communication systems. In order to evaluate the proposed method and protocol, a FSK acoustic modem (medium-range class) was developed which the results show the effectiveness of the proposed method and protocol for medium up to long-range acoustic data communication.