现代水声通信第四讲
水声通信技术在军事领域的应用
水声通信技术在军事领域的应用随着科技的发展，人们对于信息传输的需求不断增加，而军事领域又是全球政治和经济格局的重要组成部分，因此军事常常是推动技术发展的重要推手之一。
在传统意义上，人们更多地关注于卫星通信、无线电通信等技术，而对于水声通信技术的认识相对较少。
事实上，水声通信技术在军事领域的应用已经十分广泛。
一、水声通信技术的基本原理和特点水声通信是利用水中介质从一点传输到另一点的通信模式。
与其他传输介质相比，水声通信具有以下基本特点：1. 传输距离远，信号损失小。
水的介电常数与电磁波的波长相当，可以抵消它的衰减，使其在水中传播的损耗大大降低，因此，水声信号可以传输到几十千米乃至数百千米。
2. 传输带宽窄。
水声通信的频宽较窄，且受水介质影响较大，灵敏度较低，因此需要在接收端提高灵敏度，增加信号处理能力。
3. 抗干扰能力强。
水中的环境决定其具有很强抗干扰能力。
尽管水中存在声音反射和水体流动等干扰因素，但与电磁波的干扰相比，水声信号的稳定性和抗干扰能力较强。
二、军事领域的通信需求十分复杂，包括长距离通讯、深海侦察、水下导航、水下传输、水下作战等多个方面。
而水声通信技术恰恰可以满足这些需求，因此在军事领域得到极为广泛的应用。
1. 水下侦察及搜救作业。
水声图像、水声立体测绘等水声技术广泛应用于水下侦察、搜救作业等领域。
例如，军方可以利用水声声纳技术进行海底环境探测，寻找人员失踪的下落点，协助搜救。
2. 水下作战。
水声通信技术在水下作战和水面作战中起着极为重要的作用。
例如，当军方在远离陆地的深海或附近海域进行作战时，水声通信就成为了他们进行通讯的唯一方式。
水声通信可以保证信号的安全性和可靠性，而且过程中几乎不会被干扰。
3. 水下导航。
军事领域的水下导航十分重要，例如潜艇需要在水下通过导航定位自身，才能进行繁重的作战任务。
水声通信技术的高频带宽可以实时更新潜艇的定位和运动状态，支持复杂多变的长途导航任务。
4. 水下通信。
现代水声通信技术发展探讨
现代水声通信技术发展探讨近年来，随着各种新技术的层出不穷，对我国各行业的发展建设都起到了重要推进作用。
尤其是在通信技术方面水声技术的发展也越来越成熟，国内外对其研究也越来越重视。
目前水声通信主要有以下几种方式，如OFDM、扩频以及其他方式等都是比较常见的，且随着信息技术的不断创新与发展，利用网络技术进行无线电水声通信的研发已经进入比较成熟的阶段，对于实现海洋全方位监测有着不可忽视的重要影响，下面文章就其现代水声通信技术的发展现状进行详细地分析与阐述，希望可以为相关人员提供一定的参考。
标签：水声通信；相干通信；非相干通信Abstract：In recent years，with the endless emergence of various new technologies，it has played an important role in promoting the development and construction of various industries in China. Especially in communication technology，the development of underwater acoustic technology is becoming more and more mature，and more attention has been paid to the research of underwater acoustic technology at home and abroad. At present，underwater acoustic communication mainly has the following several ways，such as OFDM，spread spectrum and other methods are relatively common，and with the continuous innovation and development of information technology，The research and development of radio underwater acoustic communication using network technology has entered a relatively mature stage，which has an important impact on the realization of marine all-directional monitoring. The following article carries on the detailed analysis and the elaboration to its modern underwater acoustic communication technology development present situation，in order to provide the certain reference for the related personnel.Keywords：underwater acoustic communication；coherent communication；incoherent communication1 水聲通信技术的发展早在欧美发达国家就已经将水声通信技术应用于军事和民用两方面，甚至随着计算机技术的发展，在国外一些机构组织研究中已经将计算机技术彻底融入至水声通信技术中并形成了水声通信网络化。
水声通信组网技术第一讲 水下信息网络概论
慢
长 容易 低
快
短 困难 高
2016/3/14
第一讲 序论
23
1.无线通信网络概述
Ad Hoc网络与现有无线网络的区别
网络类型 现有无线网络 物理层和链路层 基站和有线骨干网 Ad Hoc网络 协议的所有层 无线节点和无线骨干 网
比较的内容
研究重点 中继设备
中继节点的特点
基站有多部收发信机， 无线节点通常只有一 全双工方式通信，有 部收发信机，半双工 专用硬件，易于实现 方式工作，不易实现 全网同步 全网同步 有基站集中负责，无 由无线节点本身负责， 线节点必须先与基站 通常采用分布式方式 通信，再通过基站与 目的节点通信
1.无线通信网络概述
举例1：蜂窝移动通信系统 ----WLAN
• WLAN
– 移动节点配备无线网网卡 – 移动节点通过接入点与固定网络连接 – WLAN工作在链路层，对网络层透明
• 对网络层来说WLAN是一个单跳网络
2016/3/14 第一讲 序论 14
1.无线通信网络概述
举例2：移动Ad hoc网络 • 移动Ad hoc网络/多跳无线网络 • 由一组带有无线通信收发装置的移动终端 节点组成 • 网络中每个终端可以自由移动、地位相等 • 是一个多跳、临时、无中心网络 • 不需要现有信息基础网络设施的支持 • 可以在任何时候、任何地点快速构建 ad hoc:for the specific purpose only
2016/3/14 第一讲 序论 15
1.无线通信网络概述
举例2：移动Ad hoc网络
转发结点
转发结点
转发结点 B
C 自组网络 A
D E
目的结点
F
源结点
现代水声通信技术的发展及应用
展， 水声通信 技术 也因此得到 了迅速 的发展 ， 一代 的水声 新
通信系统也开始 采用数字调制技术 。 采用数字 技术 的重要性
式， 所以海洋中检测、 通信 、 定位和导航主要利 用声 波。声波
且前水 中信息传输的主要载体。因此， 人们对水下通信 的 究主要集 中在对水声通信的研 究之上 。
Ｋ ｙ ｒ ｓ Ｕ ｄ ｒ ａ ｅ ｃ ｕ ｔ ｃ Ｃ ｍ ｕ ｉ ａ ｉ ｎ Ａ ｏ ｓ ｉ ｈ ｎ ｅ ｅ ｗｏ ｄ ： ｎ ｅ ｗ ｔ ｒ Ａ ｏ ｓ ｉ ｏ ｍ ｎ ｃ ｔ ｏ ｓ； ｃ ｕ ｔ ｃ Ｃ ａ ｎ １
） 引言
通信技术 的发展主要集 中在空间通信上 。近年来， 由于 军事和海洋开 发的要求， 们开始越来越 重视水 下通信 系统 人
一
随着用于空 间无线 电衰落信道 技术 的发展， 声通信的 水 下一代 系统对数字编码 的数据 采用了频移键控 （ Ｋ调制方 Ｆ ） Ｓ 式 。作为一种 能量检测 （ 非相干） 而不 是相 位检 测 （ 相干） 算
￣ ｄ ｏｗ ａｙｓ， ｍｐ ｅｓ ｃｏ ａｒ ｔｈ ｃ ａｒ ｔｅ ｓｔ ｃ ｅ ｈ ａｃ ｒｉ ｉ ｏ ｕｎ ｅｒ ａｔ ｃ ｍ ｆ ｄ ｗ ｅｒ ｏ ｍｕｎｉ ｔｉ ｓ ｓｔ ｃａ ｏｎ ｙ ｅｍ， ｄ ａｎ ａ ｎｔｉ ｐ ｅｓ ｃｉ ａｔ ｔｈ ｄ ｅ ｅｖｅ Ｏｐ ｎｔｓ ｌ ｍａ ｏｆ Ｊ ｅｒ ｎｄ ａｔｅ ａ ｕｓ ｃ ｏ ｒ ｃｏ ｔｉ ｃ ｍｍｕ ｃ ｉｏ ｓ． ｎｉ ａｔ ｎ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在于， 首先， 它可 以利用 纠错 编码技术来提 高数 据传输 的可
靠性 ； 其次， 它能够对在 时域 （ 多途） 和频域 （ 多普勒 扩展 ） 上的信道畸变进行各种补偿 。随着处理器 技术的提高 ， 各种
水声通信
水声通信水声通信是一项在水下收发信息的技术。
它的工作原理是首先将文字、语音、图像等信息经过编码、调制处理后，由功率放大器推动声学换能器将电信号转换为声信号。
声信号通过水这一介质，将信息传递到远方的接收换能器，这时声信号又转换为电信号，经过放大、滤波和数字化后，数字信号处理器对信号进行自适应均衡、纠错等处理，还原成声音、文字及图片。
特点：声波通信是水下远程无线信息传输的唯一有效和成熟的手段。
声波是水中信息的主要载体，广泛应用于水下通信、传感、探测、导航、定位等领域。
声波属于机械波（纵波），在水下传输的信号衰减小（其衰减率为电磁波的千分之一），传输距离远，使用范围可从几百米延伸至几十公里，适用于温度稳定的深水通信。
水介质与空气介质的特性不同，水声信道与空气中的无线电信道具有许多明显的差异。
水下声信道是时间散布快速衰落信道，具有多普勒不稳定性。
水声通信的衰耗因素较多，特别是在海水中传播，声传播损失不仅与频率有关，而且还受海水的盐度、温度、密度、深度以及传播距离等因素的影响，造成中远程水声信道带宽极其有限。
水中的声速计算公式可见下式：c=1449.2+4.6T-0.055T2+(1.34-0.010T)(S-35)+0.016D 其中：r是海水温度，s是盐度，D是深度。
海水中不均匀分布的声速剖面造成声线的弯曲，而声波的界面反射和随机散射又引起声波接收信号的多途效应。
在实现高速通信时，有限的信道带宽和信号的多途传输会引起严重的码间干扰，造成接收数据的严重误码。
同一声源发出的声波，在不同的海区或不同的季节，传播情况可能都不同。
从信道中的各种限制因素到时变、空变性，水声信道都远比无线电信道复杂。
举例：（一）我国厦门大学以许克平教授为首的这个课题组出色地完成了国家交给他们的863项目，已经成功解决了在10公里之内水下信号相互清晰的传递，他们这个系统已达到实用要求。
他们认真分析了世界上抗多途干扰的几种方法，最后课题组一致认为还是采用电磁波抗干扰的手段——跳频通信，它既能抗多途径干扰又能保证信息安全。
水声通信组网技术水下信息网络概论剖析
Wi-Fi
Wi-Fi
Wi-Fi
Wi-Fi
Wi-Fi
Wi-Fi Wi-Fi
Wi-Fi
Wi-Fi
Wi-Fi
Wi-Fi
2020/6/1
第一讲 序论
18
1.无线通信网络概述
举例2：移动Ad hoc网络——特点 网络拓扑动态变化
Wi-Fi
Wi-Fi
Wi-Fi Wi-Fi
Wi-Fi
Wi-Fi
Wi-Fi
Wi-Fi
设 设 设备
备备 备 光
基
移
站
动
交
传 输 终
基 站
换 设 备
端 设 备
本地 网
通信 卫星
光再 生中继设 备 (光 放大器 )
长途 网 移动 网
地 球 站数 微字 波多 设路 备设
备 光 传 输 终 端 设 备
长市 途内 交交 换换 设设 备备
移
基
动
站
交Байду номын сангаас
换 设 备
基 站
本地 网
2020/6/1
图 通第信一讲网序构论 成示意图
具备移动通信网络和计算机网络的特点
• 无中心网络的自组性
• 网络拓扑动态变化
• 自动最佳路由选择的多跳组网方式
• 可扩展性好
• 有限的无线传输带宽
• 移动终端的自主性
• 安全性差
• 存在单向的无线信道
• 生存时间短
2020/6/1
第一讲 序论
17
1.无线通信网络概述
举例2：移动Ad hoc网络——特点 无中心网络的自组性
21
1.无线通信网络概述
举例2：移动Ad hoc网络——特点 方便扩展
水声通信技术的发展及特性分析
水声通信技术的发展及特性分析水声通信技术是一种利用水介质传输信息的通信技术。
它利用水的高传导性和低衰减特性，可以实现远距离的无线通信。
随着科技的不断发展，水声通信技术也取得了巨大的进展，并应用于海洋勘探、水下通信、海洋监测、水下无人机以及水下导航等领域。
水声通信技术发展的历程可以追溯到20世纪初，当时人们首次意识到水声可以用作信息传输的媒介。
在此基础上，人们开始研究水声信号的传输原理和技术，逐渐发展出了一系列水声通信设备和技术。
20世纪80年代以后，随着计算机和数字信号处理技术的不断发展，水声通信技术也进入了一个新的阶段。
目前，水声通信技术已经具备了高速率、高可靠性和高带宽的特点。
1.高传导性：水声通信技术利用水的高导电性和传导性，可以实现远距离的通信。
在水中的传输损耗相对较小，信号传输的损耗也较小，使得水声通信技术适用于远距离通信。
2.低频率：水声通信技术常常使用低频信号进行通信，通信频率一般在10Hz到100kHz之间。
低频信号传播损耗较小，传输距离较远，适用于海洋勘探和海洋监测等领域。
3.抗干扰性：水声通信技术在水环境中的抗干扰性较强。
由于水声信号的传播受到水体环境的影响比较大，其他类型的信号很难通过水传播，从而减小了干扰的可能性。
4.低带宽：水声通信技术的带宽相对较小，一般在几百到几千比特每秒之间。
由于水声信号的传播速度相对较慢，带宽受到限制，因此在传输大容量数据时存在一定的限制。
5.较高延时：水声通信技术的传播速度较慢，约为1500米/秒，相比于其他通信技术的传播速度较低，因此会产生较高的传输延时。
6.多径效应：在水声通信中，存在多径传播的现象，即信号会经过多个路径到达接收端，导致信号叠加和衰减。
这种多径效应对信号质量和通信性能有一定的影响。
水声通信技术的发展和特性使得它在海洋领域和水下通信领域具有重要的应用价值。
例如，在海洋勘探中，水声通信技术可以用于水下声纳、声呐和声学测深仪等设备，实现水下探测和定位。
水声通信教学大纲-浙江大学海洋学院
水声通信教学大纲课程名称：水声通信面向对象：研究生学分：1.5周学时：3一、课程介绍（100-150字）（一）中文简介本课程从水声信道的物理特性出发，重点传授水声通信的基础理论，引导学生通过基础理论的数学推演反思物理含义，并通过理论和算法的Matlab编程实现加深对理论的理解和提升科研探索能力。
主要内容包括（1）讲述由水声的物理传播特性带来的水声通信的挑战以及和传统陆上电磁波无线通信的差异；（2）介绍水声的物理传播特性带来的水声信道数学模型；（3）推演基于水声信道数学模型的水声通信调制方式、信道估计、均衡和解码等理论与算法；（4）引导理解水声通信理论与算法背后的物理含义；（5）传授实现水声通信仿真与实验的基本Matlab编程。
（二）英文简介Based on the physical characteristics of underwater acoustic channels, this course focuses on the basic theories of underwater acoustic communications, guides students to reflect the physical meaning through the mathematical deduction of basic theories, and deepens their understanding of theories and exploration of scientific research through Matlab programming. The main contents are as follows: (1) Describe the challenges of underwater acoustic communications caused by the physical propagation characteristics of underwater acoustic and the differences from traditional land-based electromagnetic wave wireless communications; (2) Introduce mathematical underwater acoustic channel modelsbased on the physical propagation characteristics of underwater acoustics;(3) Deduce the theories and algorithms of underwater acoustic communications based on mathematical channel models, such as channel estimation, equalization and decoding; (4) Guide the students to understand of the physical meaning behind the theories and algorithms of underwater acoustic communications; (5) Realizebasic Matlab programming for underwater acoustic communication simulations and experiments.二、教学目标（一）学习目标通过选修本课程，使学生：（1）掌握水声通信的基本原理，了解与传统陆上电磁波无线通信的异同；（2）掌握水声信道的物理和数学模型，以及由此带来的水声通信基本调制解调理论；（3）掌握用于水声通信仿真和实验的基本Matlab编程，并以程序实现加深对理论的理解；（4）培养水声通信方向科研探索的兴趣，具备该方向初步科研能力。
专题报告水声通信
专题报告—水声通信当今世界已进入了飞速发展的信息时代,通信是这一进程中发展最为迅速、进步最快的行业.陆地和空中通信领域包括的两个最积极、最活跃和发展最快的分支———Internet网和移动通信网日臻完善,而海中通信的发展刚刚崭露头角.有缆方式的信息传输由于目标活动范围受限制、通信缆道的安装和维护费用高昂以及对其他海洋活动(如正常航运)可能存在影响等缺点,极大地限制了它在海洋环境中的应用.另外由于在浑浊、含盐的海水中,光波、电磁波的传播衰减都非常大,即使是衰减最小的蓝绿光的衰减也达到了40dB/km,因而它们在海水中的传播距离十分有限,远不能满足人类海洋活动的需要.在非常低的频率(200Hz以下),声波在海洋中却能传播几百公里,即使20kHz的声波在水中的衰减也只有2—3dB/km,因此水下通信一般都使用声波来进行通信.而在这个频率范围内,声波在水中(包括海水)的衰减与频率的平方成正比,声波的这个特性导致了水下声信道是带宽受限的.采用声波作为信息传送的载体是目前海中实现中、远距离无线通信的唯一手段水声通信。
最初是主要应用于军事领域,最近十年,随着人类对海洋资源的不断开发和利用,如近年来环境系统的污染监测、海上石油工业的遥控以及不回收仪器设备而直接获取海底工作站记录的科学数据等等,使得水下信息通信技术的商用前景越来越广阔,相应地,也促进了水下通信技术的发展.早在第二次世界大战之后,水声通信就已出现.现在水声通信已广泛应用于潜艇之间的通信、水面舰艇与潜艇的通信、海上遥控和遥测、遥感、水下测量设备记录数据回送、水下图像传输、语音传输和水声局域互联网(ALAN)等多个方面.其具体的设备包括舰艇用水声通信机、水下通信浮标、水下应急通信设备、潜水员水声电话、水下机器人用的图像声纳和通信声纳等许多种。
海洋水下信道是一个极其复杂的时间-空间-频率变化、强多径干扰、有限频带和高噪声的信道,这是至今还存在的难度最大的无线通信信道.研究水声通信必须综合物理海洋学、声学、电子技术和信号处理等多种学科和技术的知识,现在水声通信的研究已经成为各国科学和工程技术人员研究的热点之一.另外,海洋声学技术尤其是水声通信技术是国际发达国家对我国实行封锁的领域,因此研制具有自主知识产权的水声通信技术意义深远。
水声通信技术总结
水声通信技术总结
水声通信技术是一种利用水介质进行信息传递的通信技术。
该技术主要应用在海洋测量、水下探测、海底资源开发等领域，以及军事领域的水下通信。
水声通信技术的优点在于传输距离远、传输速度较快、不受电磁干扰、适用于深海等环境。
但是也存在一些问题，如传输距离会受到水温、盐度、压力等因素的影响，同时水声信号易受到环境噪声的影响。
水声通信技术主要包括单载波调制、多载波调制、脉冲编码调制等多种调制方式。
其中，单载波调制是最常用的一种方式，其利用单一的载波信号进行传输。
多载波调制则采用多个载波信号进行传输，可以提高传输速度和传输距离，但同时也增加了复杂度。
脉冲编码调制通过对脉冲进行编码，可以在保证传输速度的同时提高传输质量。
除了调制方式，水声通信技术还需要考虑信号处理、信道建模等问题。
信号处理可以提高信号的质量和可靠性，包括预处理、滤波、解调等。
信道建模则是估算水声信号在水中传播时的损耗、传播路径等信息，以便对传输进行优化。
总的来说，水声通信技术是一种在特定环境下具有优异性能的通信技术，未来将继续得到广泛应用和研究。
- 1 -。
新型无线水声通信技术研究
新型无线水声通信技术研究随着科技的不断进步和发展，各种新型技术也应运而生。
在通信领域中，无线通信技术受到越来越多的关注和重视。
而在无线通信技术中，水声通信技术也同样备受关注。
新型的无线水声通信技术是什么？该技术具有哪些特点？又在哪些领域有应用前景？新型无线水声通信技术简介水声是物理学中的一种声波，可在水中传播。
无线水声通信技术，是利用水声传播的性质，实现两端的数据交流的通信技术。
不同于传统的有线通信技术，无线水声通信技术不需要通过网络连接，具有独特的优势。
传统的水声通信技术主要应用于海洋和湖泊等水域环境下。
而新型的无线水声通信技术，可适用于更广泛的领域，如水下沉船探测、水下生态监测、水面下的管道监测等。
同时，无线水声通信技术也逐渐应用于海上船舶通信和海底查找与探测。
新型无线水声通信技术的特点新型无线水声通信技术的主要特点，是其具有较高的数据传输速率和更广阔的覆盖范围。
无线水声通信技术可以通过合理的信号设计、编解码、多址技术等手段，提高数据传输速率和传输距离。
同时，由于水声传输特性的局限性，水声通信技术通常较难实现双向通信，难以应用于即时性传输数据等领域。
但是新型无线水声通信技术，可以通过信号处理、信噪比优化和编码解码技术等手段，大幅度提高水声通信的可靠性和抗干扰性。
此外，新型无线水声通信技术还具备隐蔽性和不容易遭到干扰的特点。
无线水声通信技术往往需要具备一定的水声功率和发送指向性，才能实现信息传输。
但由于水声通信技术的传输距离较短，且在水下环境中，干扰信号较少，使得无线水声通信技术具有很好的保密性和信号安全性。
这也是无线水声通信技术在一些特殊领域得到广泛应用的原因之一。
新型无线水声通信技术在海洋领域的应用海洋是地球表面上最广袤、最神秘的生态区，也是地球重要的自然资源库。
然而，由于海洋环境的特殊性，如水温、水压、盐度等环境因素的干扰，目前海洋资源的开发和利用仍具有相当大的挑战。
同时，在海洋科学研究和海上交通等领域中，也存在着通信和信息传输方面的问题。
现代水声通信技术
分布式网络 分布式网络具有完全的点对点连接结构，指网络中的 所有节点之间都可以实现直接通信，因而不再需要路由。 但是为了实现网络中远距离节点间的通信，需要的输出功 率很大，这对于以电池供电的节点来说是不利的，同时还 将会产生 “远近效应”，即当前节点向其远程节点的数 据发送将会对其临近节点的数据接收造成严重干扰。
多跳式网络 多跳式网络仅在临近节点间建立通信链路，信息由源 节点到目的节点的传输是通过信息在节点间的跳转实现的。 因此，多跳式网络能够实现更大的覆盖面积，此时，网络 的覆盖面积将取决于节点数目而不是节点调制解调器的发 射声源级，正因为如此，目前水声通信网络大多采用多跳 式结构。但是另一方面，多跳式网络协议设计必须包含路 由算法，同时，随着跳转数目的增加，数据包的传输延迟 也将相应增加。
物理层物理层是网络协议的最低层主要负责在发射端将由0与1组成的逻辑信息转换为相应的通信信号经过调制后发射到水声信道中而在接收端进行解调进而采用适当的处理算法对经过水声信道多径多普勒效应以及噪声环境影响的接收信号进行修复及检测将其重新还原成原始的逻辑信号
现代水声通信技术 —原理、设备介绍及仿真实验
水声通信网络节点模型
CSMA（carrier sense media access）协议 CSMA协议采用载波监听策略，即发射端在数据发送前， 首先对信道进行载波监听，确定临近节点是否正在进行数据 发送，如果是则延迟发射以避免出现数据碰撞。但由于存在 隐蔽终端的问题，这种协议不能避免发生在接收端的数据碰 撞；另一方面，由于存在暴露终端的问题，CSMA协议同样也 有可能导致不必要的发送延迟。
物理层 物理层是网络协议的最低层，主要负责在发射端将 由0与1组成的逻辑信息转换为相应的通信信号，经过调 制后发射到水声信道中，而在接收端进行解调，进而采 用适当的处理算法对经过水声信道多径、多普勒效应以 及噪声环境影响的接收信号进行修复及检测，将其重新 还原成原始的逻辑信号。因此，物理层的主要设计目标 在于以相对低的能量消耗，克服信道畸变与干扰，获得 较大的链路容量。为了达到这个目标，必须适当的设定 系统的调制制式，同时采取一些关键的处理技术，如 RAKE接收、自适应均衡与多用户检测等，以提高通信传 输性能，降低系统误码率。
水声通信
浅谈水声通信在对潜通信中的应用1 概述由于无线电技术存在各种局限，利用电磁波或光波在海水中的传输来解决潜艇水下通信，都存在着各种问题，无法实现任何深度和速度上高数据率隐蔽发送和接收能力。
例如电磁波，即使使用甚低频(小于10KHz)，配上兆瓦级的发射功率和庞大的天线，在海水中的穿透力也不外乎100m 左右，数据传输速率达到100b ／s而已。
又如蓝绿激光虽然解决了潜艇接收指令的水下传输，但对于潜艇的对外联络仍然无法解决。
2 应用前景声波相对于电磁波，其在海水中的衰减相对小很多，这就为潜艇在水下利用声波构建外部的通信网提供了一种解决手段，实现陆一海一空一海底的多维空间移动互联通信网。
鉴于战略核潜艇以及常规潜艇在现代以及未来战争中的重要作用，迫切希望为其提供更多有效的通信手段。
从目前的技术发展情况分析，水声通信很可能成为一种有前途的对潜通信手段。
近期的研究表明，水声通信的研究成果已基本达到可应用的阶段，特别是在海下600～2000m之间有一声道，声波在该声道中可传输到数千公里之外，其传播方式与光波在光波道内的传播类似。
现在潜艇的下潜深度一般为250～400m，而未来潜艇的潜深到1000m将是普遍的。
因此，这种通信方式将成为一种有前途的对潜通信方式。
美国海军已于2000年5月成功地完成了在水下发送E—mail的实验。
在试验中美国海军采用了Bcnthos公司的ATM885型水声modem，并在“海豚号”潜艇潜深400英尺(130m)水下行驶时，从“海豚号”潜艇上发出的E—mail被中继浮标站所接收，然后由该中继站再转送到岸上(或水面舰船、卫星上)并发送到Internet。
同时“海豚号”可与其它水下modem进行通信，实现潜艇之间的双向通信。
美国海军计划在今后几年，准备在圣地亚哥的海岸以外举行关于水声无线电传输网络的演习。
演习中“海豚号”潜艇将航行通过一个指定的区域，在此区域内，有40个事先布设好的通信结点。
水声通信简介
水声通信简介水声通信简介我国最新型的水下滑翔机“海燕”日前完成了续航119天，航程2272.4公里、最大1040米潜深，刷新了国产水下滑翔机连续工作时间最长、测量坡面最多，续航里程最远等新纪录。
自主研发、拥有完全自主知识产权的“海燕”水下滑翔机，是我国“深渊科学”研究重要的无人无缆自主观测与探测装备之一。
以智慧海洋为代表的我国水声通信实测速率（在相同通信距离的前提下）比其它国家产品明显高出很多，另外在抗干扰、抗多径方面也体现出更优的稳定性。
在深潜器自主运行中起关键作用的核心技术——水声通信听起来非常神秘，尤其是该技术已经实现水下无线物联网的功能，让人急欲揭开其神秘面纱。
以智慧海洋为代表的我国水声通信实测速率比其它国家产品明显高出很多，另外在抗干扰、抗多径方面也体现出更优的稳定性。
国内商业应用还非常罕见记者：水下通信技术应用领域广泛，应用前景深远，能否介绍目前的应用情况，尤其是对国计民生产生影响的有哪些？A：水声通信是一项在水下通过声波作载体的信息传输技术，这里的信号发送接收“天线”一般称为水声换能器。
其基本工作原理是，水声通信设备首先将文字、语音、图像等信息，通过电发送机转换成电信号，并由编码器将信息数字化处理后，换能器又将电信号转换为声信号。
声信号通过水这一介质，将信息传递到接收换能器，这时声信号又转换为电信号，解码器将数字信息破译后，电接收机才将信息变成声音、文字及图片。
水下通信非常困难，这是个困扰世界科学家的难题，主要是由于通道的多径效应、时变效应、可用频宽窄、信号衰减严重，特别是在长距离传输中。
水下通信相比有线通信来说速率非常低，因为水下通信采用的是声波而非无线电波。
目前水声通信技术已发展到网络化的阶段，将无线电中的网络技术应用到水声通信网络中，可以在海洋里实现全方位、立体化通信，可以与自主水下机器人（AUV）、无人潜器（UUV）等无人设备结合使用。
但目前全球只有很少数机构能够真正做到产品化与商用化。
水声通信技术
水声通信技术水声通信是海洋中无线信息传输的主要技术手段。
水声通信技术在海洋环境监测、水下航行器/载人潜水器作业等方面有着广泛应用。
水声通信及网络可灵活地用于不同的速率载荷、覆盖距离、水体深度、网络结构的情景，可广泛地应用于海洋环境观测，实现水下不同空间位置多个观测设备之间的信息交互。
同时，水声信道传输状态多变、海洋作业环境恶劣，对通信算法和设备可靠性有较高要求，水声通信及组网成为目前的研究热点。
水声通信网络在国外已有20a发展历史，开展较早且具有代表性的是美国的Seaweb网络。
美国的Seaweb网络经过多年的试验，实现了多固定节点的组网、自适应节点路由初始化、潜艇和AUV的数据接入、利用固定节点对AUV定位、分簇网络等多种功能，在基于卫星浮标的远海观测网、港口近岸的水下侦查网络及军用水下航行器指令传输及定位等应用中展示了很好的应用效果和技术先进性。
欧洲也开展了试验研究。
近年来，在国家“863”计划、军方、国家自然科学基金等支持下，我国水声通信领域在通信算法、通信机研制、网络协议仿真、组网应用试验、协议规范制定等方面取得长足进步。
本文主要介绍面向海洋环境监测的水声通信网技术，并对未来的技术趋势进行展望。
水声通信信道是复杂的信道，信道带宽窄、传播速度慢、时变性强、频率选择性衰落、噪声严重等不利因素在水声通信信道中都很明显。
如何针对水声信道特点，采取高性能、可实现的通信算法，是水声通信领域的关键问题。
物理层主要解决利用信道进行点对点的可靠通信的问题，物理层技术方案主要包括调制解调和纠错码两部分内容。
对于水声通信中的调制解调技术，一般根据接收端是否恢复原始载波相位可划分为相干通信和非相干通信。
一、相干水声通信相干通信需要在接收端恢复原始载波相位信息，一般应用于信道不太恶劣的情况。
相干通信信道利用率高，一般超过1bps/Hz，即传输比特速率超过信道频率宽度。
如果信道衰落严重，采用多阵元接收的方式获得空间分集。
现代水声通信技术发展
现代水声通信技术发展水声信道是一个十分复杂的多径传输信道，特性参数随着时-空-频的变化而随机变化，且在水声环境中，水声信道又表现出带宽窄、环境噪声高、传输时延大、载波频率低等缺点，使得传输数据率低、传输误码率高[1]。
因此，如何有效消除水声通信技术在运用过程中的诸多限制性因素，提高数据传输率，成为当下研究的一大热门课题。
为实现水声载体下的水声通信，下面结合相关专业理论知识，首先就水声信道的相关物理特性进行分析。
1水声信道相关物理特性探究声波是当前已知的在水中传输衰减最小的波动形式，稳定性与可靠性较高，因而在水下信息传输、水下探测等领域得到了广泛应用[2]。
在研究水声信道相关物理特性时，需要全面掌握声波在海洋中传播的复杂情况，而要想搞清楚这一状况，就需建立起多种复杂模型，在这多种复杂模型中，有一种模型立足于“信号系统”视角，将声传播的海洋环境看作是一个线性、随机时变的滤波器系统，该模型被称为水声信道。
1.1水声信道基本物理特性据探测，声波在海面附近的典型传播速率为150m/s，比电磁波的速率低5个数量级，因此，较之电磁波与光波，声波在海水中的衰减要小的多[3]。
实际上，水声信道是近似地满足广义平稳非相关散射条件的，且在该条件下，可实现“短时间内”的信道响应函数基本稳定。
且实践表明，复杂的水声信道会给水声通信系统的性能带来较大影响，且作为一个由海洋及其边界构成的十分复杂的介质空间，水声信道具有独特的上下表面与内部结构，可对声波产生诸多不同的影响。
总结以上分析可知，水声信道具有以下特性：①严重的多径效应。
在实际传输过程中，若实际水深小于传输距离，且同一波束内从不同路径传输的声波，会因为路径长度的差异，产生时间的延迟与能量的差异，导致信号展宽，波形码间干扰出现。
②环境噪声影响大。
水声通信中，影响通信质量的噪声因素来自多个方面，如水面作业产生噪音、水生生物活动产生噪音、沿岸工业活动产生噪音等，这些来源于不同路径的噪音无一例外会对信号的信噪比产生影响。