水聲通信機(jī)是一項在水下收發(fā)信息的技術(shù)，采用擴(kuò)頻通信技術(shù)，如CDMA等。工作原理是將文字、語音、圖像等信息，通過電發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)換成電信號，并由編碼器將信息數(shù)字化處理后，換能器又將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號。

 

　　頻率越低的聲信號在水下有效傳播距離越遠(yuǎn)，但在低頻率下，可用于通信的帶寬非常有限，這就導(dǎo)致水聲通信難以同時滿足高速率和遠(yuǎn)距離這兩大需求。不但如此，水聲通信還同時面臨鏈路質(zhì)量差、傳播延遲高和惡劣多普勒效應(yīng)等棘手問題。與陸地5G移動通信在高速鐵路上的應(yīng)用場景類似，水下潛器應(yīng)用場景中，通信收發(fā)端的相對位置移動會帶來多普勒頻移，嚴(yán)重影響通信設(shè)備的正確解碼。由于聲速遠(yuǎn)小于電磁波速，且聲波頻率遠(yuǎn)低于電磁波頻率，因此盡管水下潛器的運(yùn)動速度遠(yuǎn)低于高鐵的運(yùn)動速度，但其對水聲通信信號造成的多普勒頻移卻是巨大的。

 

　　水聲通信機(jī)采用自主設(shè)計的抗多普勒頻移水聲通信算法，允許收發(fā)相對運(yùn)動速度為18.8節(jié)，使得本設(shè)備具備搭載在水下高速潛器上工作的能力。在船速4～6節(jié)的條件下，實現(xiàn)了通信距離6.2km、通信速率42.8kbps的分布式MIMO水聲通信數(shù)據(jù)傳輸，達(dá)到了265.36kbps×km的通信速率距離乘積。

 

　　本設(shè)備自身的正交多載波調(diào)制特點(diǎn)，決定了其對同步誤差十分敏感。能否實現(xiàn)準(zhǔn)確的符號定時同步和載波頻率同步，將直接影響到OFDM通信系統(tǒng)的性能。由于線性調(diào)頻（Linear Frequency Modula-TIon，LFM）信號具有良好的時頻聚集性，使得LFM信號適合作為水聲通信機(jī)的定時同步信號。在接收端，利用LFM信號的自相關(guān)特性檢測其相關(guān)峰的位置，可以實現(xiàn)OFDM水聲通信系統(tǒng)的定時同步。