基本信息
- 项目名称：
- 多媒体水声通信系统
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品是水下通信系统，其功能是实现数据文字、语音等多媒体信息的实时水声通信。
- 详细介绍：
- 本作品以PC机为平台，利用VC++开发环境，采用Pattern时延差编码通信体制、OFDM通信体制及差分解码方法实现数据文字、语音等多媒体信息的实时水声通信。对于要求低误码率的数据文字水声通信系统，采用PTDS通信体制；对于要求高传输速率的语音、图像等水声通信系统，采用OFDM通信体制。本作品技术先进，具有良好的应用前景和市场价值。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计目的：实现数据文字、语音及图像的实时水声通信。 基本思路：本作品以PC机为平台，利用VC++开发环境，水声通信体制采用Pattern时延差编码通信体制和OFDM通信体制。针对不同的通信要求，选择合适的通信体制，对要求低误码率的数据文字通信，采用Pattern时延差编码（PTDS）通信体制；对要求高传输速率的语音、图像通信，采用OFDM通信体制。 创新点：数据文字通信方面，Pattern时延差编码通信体制抗干扰能力强，稳定性好，在解码时采用Pattern时延差编码差分解码技术，可靠性得到大大的提高；语音图像通信方面，OFDM通信体制可以保证语音图像的高速传输；本作品可以实现实时水声通信。 技术关键：1.Pattern时延差编码及差分解码技术；2.OFDM编码以及差分解码技术；3.语音压缩技术；4.图像压缩技术。 技术指标：1.在3kHz带宽下，PTDS通信速率200bps，误码率0.00001；2.在3kHz带宽下，OFDM通信速率3kbps，误码率0.001至0.0001；3.实现实时语音传输。
科学性、先进性
- 科学先进性：1.Pattern时延差编码解码采用差分解码技术，利用相邻码元的时延差解码，不需要多普勒补偿，具有更好的抗多普勒性能。2.OFDM解码采用差分解码技术，利用相邻码元的相位关系解码，具有更好的抗信道时变性的性能。3.实现了高质量低速率的实时数字语音编解码。4.利用双α滤波器实现实时水声通信的同步检测。 参考文献： [1]惠俊英，刘丽，刘宏，冯海泓．Pattern-时延差编码通信研究．声学学报，1999，(24)6：561-573 [2]殷敬伟，惠俊英，郭龙翔．点对点移动水声通信技术研究．物理学报，2008，(57)3：1753-1758 [3]殷敬伟．多途信道中Pattern时延差编码水声通信研究．博士论文，哈尔滨工程大学，2007 [4]徐小卡．基于OFDM的浅海高速水声通信关键技术研究．博士论文，哈尔滨工程大学，2009
获奖情况及鉴定结果
- 作品于2009年5月在本校举行的第十五届“五四杯”科技竞赛中获得一等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 技术入股，利益分享。
作品可展示的形式
- 1.实物、产品；2.现场演示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：本作品分为数据文字、语音、图像通信系统。根据不同的传输内容，选择相应的发送和接收软件。按下发送按钮后，进行内容的编码和信号发射，接收端实时检测信号到来，将信号解码还原为发送内容。 本作品的技术特点：实现水下的点对点通信，具有类似于QQ聊天一样的数据文字、语音和图像传输功能。 产品优势：较之水下有线通信，可以实现水下的远距离无线通信，具有更好的经济性和可靠性。 使用范围：水声通信领域中的多媒体通信。 推广前景和市场分析：21世纪是海洋的世纪，人类对海洋的开发和关注会达到前所未有的高度，围绕海洋的各种技术也会层出不穷，而水声通信作为水下唯一的通信手段，必将成为各国研究的重点，也必将得到快速的发展。本作品期望实现水下多媒体的通信，为人类探索海洋、认识海洋到最终开发海洋资源做出贡献。从经济角度看，无线水声通信比水下电缆等有线通信要便宜的多，较之同类水声通信系统，本作品有更好的可靠性和实时性。综上所述，本作品具有良好的市场前景和经济效益。
同类课题研究水平概述
- 1.多载波水声通信的研究现状 OFDM技术与传统的调制方式相比最大的优势在于在频带利用效率上有极大的提高。目前水下语音通信、图像通信等都需要有较高的频带利用率，而传统的FSK与PSK通信系统显然难以实现。国外研究比较具有代表性的是：K.Miyoshi设计的基于DSP的OFDM系统与CDMA技术相结合，仿真中可以实现5km距离上450bps传输速率，加入纠错码可以达到0.00001的误码率；Frassati, F等为了验证浅海水声通信中OFDM和DSSS的性能，2004年10月在地中海（海深大约80m-100m）进行了海试，结果显示在6km的通信距离时，OFDM仍然能够很好的工作，而DSSS则无法进行正常通信。国内的多个研究机构也展开了OFDM在水声通信中的应用研究，取得了一系列的成果。本校较早进行了水声OFDM技术的研究，所设计的OFDM系统采用QDPSK调制，在7.2km距离内达到8.3kbps的传输速率，误码率为0.0019，并进行了湖上试验验证；西北工业大学航海学院的李斌、顾中国等人设计的OFDM系统，采用10kHz带宽，可以在1km距离上实现10kbps的传输率，海试中系统误码率达到0.05；黄建国、孙静等人设计的OFDM系统，在5km距离内达到9kbps，在1kbps速度下能达到15km距离，误码率在0.0001左右；中科院声学所蔡惠智等设计的OFDM系统采用了16QAM调制方式，在6.6km距离内达到了20kbps的传输率。 2.Pattern时延差编码（PTDS）水声通信研究现状 PTDS水声通信体制将信息编码技术和信道编码技术融于信号码元的设计中，使得每个携带信息的基本码元均具有抗水声多途干扰的能力，能可靠地传输信息，而且可以通过频率分割实现多通道工作，成倍地提高通信速率。国内主要展开了PTDS通信体制的研究，将时间反转镜、M元扩频通信系统、分数阶傅里叶变换（PRFT）等技术应用到PTDS通信系统中，提高了PTDS通信系统的通信速率和稳健性，并在移动水声通信技术研究中取得了进步。
