水中で信号を送信するには、音が最善の方法ですか？

音を使って水中で音波をデジタル送信することはできますか？その後、音はリピーターによって変換され、電波で伝送されますか？水中で長距離にわたって音以外に信号を送信するには、他にどのような方法がありますか？

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はい、それは音響通信と呼ばれています。以下は、水中音響チャネルで直交周波数分割多重（OFDM）を使用する論文の例です。

編集：

SONARはSO und N avigation A nd R angingを表すため、これをSONARと呼ばないことに注意してください。これは通信システムであり、携帯電話をレーダーとは呼びません。

編集2：

はい、信号はリピーターで無線信号に変換できます。リピーターは、理想的には水面に浮いており、音波を受信するために水中側にトランスデューサー（基本的にはマイクまたはマイクのアレイ）を備えています。トランスデューサーは、音波を電気信号に変換します。電気信号は、フィルター処理や増幅が可能で、無線送信用のアンテナに送信されます。電波は水の中をそれほど遠くまで伝搬しないため、アンテナはおそらく水面より上にある必要があります。

うるさくするために、RFは塩水で強く減衰されます。

淡水はほとんど減衰されません。第二次世界大戦中、潜水艦はミシガン湖でラジオを使用できました。

塩水では、非常に低い周波数のRF通信が可能です。ビットレートが非常に低い。

光ファイバーケーブルもうまく機能します。

音響も同様に減衰する傾向があります。

はい、実際には、低周波要件のため、音波は水中でのRF信号よりも優れています。音波を無線信号に変換しません。この場合のトランシーバーはトランスデューサーと呼ばれます。

編集：基本的に水中での無線通信には、RF信号、音響信号、および光信号の3つのオプションがあります。RF信号には大きなパス損失があり、伝送範囲はメートル単位です。光信号は散乱の影響を受けます。音響信号は伝搬速度が遅い（〜1500 m / s）が問題ですが、送信範囲はRF信号よりも優れています。また、RF信号の場合のように、低周波数の音響信号を送信するときに大きなアンテナは必要ありません。リレー支援システムを使用することにより、帯域幅を増やすことができます。

さっそく調べたところ、sonobuoyにはアンテナがあり、航空機や船と通信するために水面より上に保持されているようです。これは水中無線通信ではありません。水中音響システムの目標は、水中のノード間で情報を「無線」で交換し、その後、さらなる分析/決定のためにRF信号を使用してセンターと通信する地表の中央ノードと情報を交換することです。

水中でのコミュニケーションには3つの方法があります

1）音響：最も一般的なコミュニケーション手段。レイテンシは高いが範囲は良好

2）低周波RF。範囲を拡大するには、周波数を低くする必要があります。つまり、帯域幅が狭くなり、多くの情報を送信できなくなります。

3）光：低遅延+高帯域幅ですが、範囲は100メートル未満に制限されています

水中通信の最良の方法は、音波を使用する音響通信です。場合によっては、赤や緑などの可視光が使用されますが、すべての場合において、音響通信が一般的であり、より多く使用されます。

水中音響通信は、ワイヤレスネットワークタイプの1つと見なされています。しかし、それはもっと複雑で、対処するのが最も難しい環境と言えます。

チャネルは時不変であってはなりません。ただし、シミュレーションでは、それを時間不変と見なすことができますが、実際にはそうではありません。二重選択チャネルと見なされます。これにより、チャネルの推定と等化が非常に困難になります。

水中音響通信の帯域幅は非常に制限されており、それはその環境における別の問題です。

ほとんどの場合、LOSはなく、非常にマルチパス環境であり、パスが相互に干渉しています。現在、OFDMはそのための主要なソリューションの1つですが、遅延が長いため、OFDMにはより長いCPが必要であり、データレートも制限されます。..同時に、時変チャネルはチャネル推定にパイロットを必要とし、データレートも本当に制限されます。（一般化するために、シンボル間干渉を回避するためにガードインターバルを長くする必要があります）

その領域は、まだ多くの問題が残っているため、検索と開発には非常に一般的です

幸運を

これは水生ロボティクスでは非常に一般的です。水中音響通信には、データ転送、水上船への定位、ミッションコントロールなど、さまざまな用途があります。

データ転送の観点からは、そうです。RF信号は塩水では長続きしませんが、音はかなり良く伝わります。

しかし ...

地球上でこれを試す予定の場合は、海洋の騒音公害が問題であることに注意してください。遠距離で通信する必要がある場合は、大きな音を出す必要があります。最初にRFの使用を検討してください。ビットレートは低くなりますが、音響バンドがすでに海洋生物で使用されている場合は、信号を転送するためのより良い方法かもしれません。

過去と現在に至るまで、水中音響音波を使用するアナログ水中テレフォニーさえ存在します。水中での減衰が大きいため無線通信ができないため、潜水艦が通信に使用します。

今日では、実際にJANUSと呼ばれるデジタル水中音響の標準があります。