Sobre el efecto del conocimiento del canal en las comunicaciones acústicas submarinas: estimación, predicción y protocolo
Autores: Petroni, Andrea; Scarano, Gaetano; Cusani, Roberto; Biagi, Mauro
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Sobre el efecto del conocimiento del canal en las comunicaciones acústicas submarinas: estimación, predicción y protocolo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Bajo el agua
Comunicaciones acústicas
Deterioro del canal
OFDM
Condiciones de propagación
Estimación del canal
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 39
Citaciones: Sin citaciones
Las comunicaciones acústicas submarinas están limitadas por los siguientes deterioros del canal: variabilidad temporal, ancho de banda estrecho, trayectoria múltiple, atenuación selectiva de frecuencia y el efecto Doppler. La Modulación por División de Frecuencia Ortogonal (OFDM) es reconocida como una solución efectiva para tales deterioros, especialmente cuando está diseñada de manera óptima según las condiciones de propagación. Por otro lado, la implementación de OFDM requiere un conocimiento preciso del canal tanto en el transmisor como en el receptor. Los largos retrasos de propagación pueden llevar a una información desactualizada del canal. En este trabajo, presentamos un esquema adaptable de OFDM donde la información del estado del canal se predice a través de un filtro tipo Kalman para optimizar los parámetros de comunicación, incluida la longitud del prefijo cíclico. Este mecanismo tiene como objetivo mitigar la variabilidad de la dispersión del retardo del canal. Esto se plantea en un protocolo donde la estimación/predicción del canal se consideran conjuntamente, para permitir eficiencia. El rendimiento obtenido a través de extensas simulaciones utilizando canales reales e interferencias muestra la efectividad del esquema propuesto, tanto en términos de tasa y confiabilidad, a expensas de una complejidad creciente. Sin embargo, esta solución es significativamente preferible al mecanismo convencional, donde la estimación del canal se realiza solo en el receptor, con coeficientes del canal enviados de vuelta al nodo transmisor mediante una señalización de sobrecarga frecuente.
Descripción
Las comunicaciones acústicas submarinas están limitadas por los siguientes deterioros del canal: variabilidad temporal, ancho de banda estrecho, trayectoria múltiple, atenuación selectiva de frecuencia y el efecto Doppler. La Modulación por División de Frecuencia Ortogonal (OFDM) es reconocida como una solución efectiva para tales deterioros, especialmente cuando está diseñada de manera óptima según las condiciones de propagación. Por otro lado, la implementación de OFDM requiere un conocimiento preciso del canal tanto en el transmisor como en el receptor. Los largos retrasos de propagación pueden llevar a una información desactualizada del canal. En este trabajo, presentamos un esquema adaptable de OFDM donde la información del estado del canal se predice a través de un filtro tipo Kalman para optimizar los parámetros de comunicación, incluida la longitud del prefijo cíclico. Este mecanismo tiene como objetivo mitigar la variabilidad de la dispersión del retardo del canal. Esto se plantea en un protocolo donde la estimación/predicción del canal se consideran conjuntamente, para permitir eficiencia. El rendimiento obtenido a través de extensas simulaciones utilizando canales reales e interferencias muestra la efectividad del esquema propuesto, tanto en términos de tasa y confiabilidad, a expensas de una complejidad creciente. Sin embargo, esta solución es significativamente preferible al mecanismo convencional, donde la estimación del canal se realiza solo en el receptor, con coeficientes del canal enviados de vuelta al nodo transmisor mediante una señalización de sobrecarga frecuente.