3 / 14
Основные характеристики беспроводных средств связи
Характеристика
Акустические Электромагнитные
Оптические
Номинальная скорость
распространения, м/с
1500
3
∙
10
8
3
∙
10
8
Ширина полосы
частот, Гц
300. . . 100
∙
10
3
3. . . 300
∙
10
9
(10. . . 150)
∙
10
6
Эффективная
дальность, м
Десятки
километров
10
10. . . 100
Недостатки
для использования
в подводной среде
Малая ско-
рость, ограни-
чение по по-
лосе частот
Сильное
поглощение
молекулами воды
Сильное рассеивание
в мутной воде, высо-
кий уровень зашум-
ленности среды
задержками [2–4]. Кроме того, гидроакустический канал претерпева-
ет быстрые временн ´ые и пространственные искажения (в результа-
те наличия слоев воды с разной температурой). Следует отметить,
что скорость распространения звука под водой составляет 1 500 м/с,
что в сотни раз меньше скорости электромагнитных волн в воздухе.
Немаловажным является эффект Доплера, проявляющийся в подвод-
ной среде в виде двух составляющих: 1) сдвиг по частоте, связанный
с движением объектов; 2) сдвиг по времени, связанный с различной
дисперсностью среды [5, 6].
Следовательно, поскольку гидроакустический канал отличается из-
бирательностью по времени и частоте, высокочастотная коммуникация
вызывает множество затруднений. Поэтому многие методы (например,
основанные на модуляции одной несущей частоты), используемые в
воздушной среде, либо не применимы под водой, либо их использова-
ние приводит к появлению эффекта межсимвольной интерференции.
Один из перспективных видов модуляции, используемый в подвод-
ной среде, — ортогональное частотное мультиплексирование (Orthogo-
nal Frequency Division Multiplexing, OFDM), которое обладает высокой
скоростью передачи информации в дисперсной среде [7–12].
Принципы функционирования сигналов с ортогонально ча-
стотным разделением каналов.
Первые научные работы, предпола-
гающие использование сигналов с несколькими несущими частотами,
были предложены в 1960–70-е годы Р.В. Чангом, Б.Р. Зальцбергом,
С.Б. Вайнштейном и П.М. Эбертом. Однако применение указанной
технологии было ограничено в основном военными целями в связи с
недостаточными возможностями технической базы.
В процессе развития микроэлектроники и c появлением недорогих
вычислительных средств возникла возможность создания устройств
для коммерческого и гражданского применения. Функционирование
таких известных технологий, как Wi-Fi, WiMAX и LTE основано имен-
но на использовании нескольких несущих частот для передачи сигна-
лов — ортогонального частотного мультиплексирования [13].
32 ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2015. № 5