SGER: Algorithms and Architectures for Low Cost High Data Rate Acoustic Modems

SGER:低成本高数据速率声调制解调器的算法和架构

基本信息

  • 批准号:
    0742221
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2007-10-01 至 2009-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Integrative, Hybrid and Complex SystemsRonald A. IltisUniversity of California-Santa BarbaraSGER: Algorithms and Architectures for Low Cost High Data Rate Acoustic ModemsIntellectual Merit: New and ongoing ocean sciences projects, including Long-Term Ecological Research (LTER) sites and the Ocean Observatories Initiative have multiple needs for low-cost, open architecture acoustic modems for underwater networking. This exploratory research determines if single-carrier frequency domain equalization (SC-FDE) is a viable alternative to orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) for high-speed, longer range acoustic communications. SC-FDE has potentially significant advantages over OFDM in terms of lower power variation and lower-complexity coding requirements. The underwater acoustic channel is challenging to the communication systems designer due to its long, sparse multipath characteristics and rapid time-variation (Doppler spread). A robust Matching Pursuits (MP) channel estimator, previously developed for lower data rate direct-sequence acoustic modems by the investigators, is applied here to both SC-FDE and OFDM. Side-by-side comparisons are performed to determine if SC-FDE is feasible in the underwater channel and if its power and complexity advantages over OFDM hold in the acoustic regime. Both SC-FDE and OFDM require error correction coding to communicate over the long range acoustic channel. New iterative decoding and channel estimation techniques combining Matching Pursuits and convolutional coding are investigated for real-time implementation. Existing testbeds are used to evaluate SC-FDE and OFDM modem performance.Broader Impact: Real-time acoustic communications is required for a broad range of ocean sciences and ecological research projects. The results of this research could be an important first step to off-the-shelf availability of acoustic networking for oceanographic researchers. Research enabled by underwater networking can have broad impacts on our understanding of interactions between the physical undersea environment and marine life, including the critical question of health of coral reefs worldwide. This project also provides cross-training to graduate students in ocean sciences, signal processing and networking research.
综合、混合和复杂系统Ronald A. Iltis加州大学圣塔芭芭拉分校SGER:低成本高数据速率声学调制解调器的算法和架构智力优点:新的和正在进行的海洋科学项目,包括长期生态研究(LTER)站点和海洋观测站计划,对用于水下网络的低成本、开放式架构声学调制解调器有多种需求。 这项探索性研究确定单载波频域均衡 (SC-FDE) 是否是正交频分复用 (OFDM) 的可行替代方案,用于高速、长距离声学通信。 就较低功率变化和较低复杂性编码要求而言,SC-FDE 比 OFDM 具有潜在的显着优势。 水声信道因其长、稀疏的多径特性和快速的时变(多普勒扩展)而对通信系统设计人员构成挑战。 研究人员之前为较低数据速率直接序列声调制解调器开发了一种强大的匹配追踪 (MP) 信道估计器,该估计器在此应用于 SC-FDE 和 OFDM。 进行并排比较以确定 SC-FDE 在水下信道中是否可行,以及其相对于 OFDM 的功率和复杂性优势在声学领域是否保持不变。 SC-FDE 和 OFDM 都需要纠错编码才能通过长距离声学信道进行通信。 研究了结合匹配追踪和卷积编码的新迭代解码和信道估计技术以实现实时实现。 现有的测试台用于评估 SC-FDE 和 OFDM 调制解调器性能。更广泛的影响:广泛的海洋科学和生态研究项目需要实时声学通信。 这项研究的结果可能是为海洋学研究人员提供现成的声学网络的重要的第一步。 水下网络支持的研究可以对我们对海底物理环境与海洋生物之间相互作用的理解产生广泛影响,包括全球珊瑚礁健康的关键问题。 该项目还为海洋科学、信号处理和网络研究领域的研究生提供交叉培训。

项目成果

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