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Título: Environmental model-based time-reversal underwater communications
Orientador(es): Jesus, Sérgio Manuel Machado Orient.
Silva, António João Freitas Gomes da Orient.
Autor(es): Maia, Lussac Prestes
Palavras-chave: 620.25 22
V - CIÊNCIA, TECNOLOGIA E INOVAÇÃO (DGPM-305)--
V1 - ACÚSTICA SUBMARINA (DGPM-305).
Data do documento: 2017
Editor: Portugal:
Descrição: Tese (doutorado) - Universidade de Algarve, Faculty of Sciences and Technology, Portugal, 2017.
Nos ́ultimos anos, as aplica ̧c ̃oes em comunica ̧c ̃oes ac ́usticas submarinas, como ob- servat ́orios oceˆanicos, ve ́ıculos submarinos aut ́onomos e controle remoto na ind ́ustria de petr ́oleo offshore, entre outros, tˆem despertado o interesse da comunidade cient ́ıfica. Avan ̧cos nessa ́area requerem o desenvolvimento de m ́etodos que visam compensar os efeitos de distors ̃ao produzidos pelo canal de transmiss ̃ao submarino no sinal recebido. Essa distors ̃ao ́e tanto mais importante quanto o cen ́ario de comunica ̧c ̃oes comporta uma zona de ́aguas pouco profundas, com alcance fonte-receptor de alguns quil ́ometros e cerca de cem metros de profundidade, os quais s ̃ao propensos a um severo espalhamento duplo em tempo-frequˆencia devido a propaga ̧c ̃ao de m ́ultiplos caminhos vari ́avel no tempo, desvanecimento e varia ̧c ̃oes de fase do sinal. A compensa ̧c ̃ao dessas distor ̧c ̃oes ́e necess ́aria para realizar comunica ̧c ̃oes submarinas com taxas de transmiss ̃ao de, e.g. , mais de 2 kbit/s. Este trabalho tem como objetivos: investigar a influˆencia dos parˆametros f ́ısicos da propaga ̧c ̃ao ac ́ustica em comunica ̧c ̃oes submarinas coerentes de alta frequˆencia ( ∼ 10kHz- 30kHz) em ́aguas pouco profundas, para usar esse conhecimento em prol da melhoria de performance de comunica ̧c ̃oes com base em modelos f ́ısicos e focaliza ̧c ̃ao ambiental ou “Environmental Focalization” (EF); e projetar um recetor de tempo-reverso baseado em EF cujo desempenho de equaliza ̧c ̃ao com dados reais possa ser superior ao desempenho de um recetor padr ̃ao de tempo-reverso.
Abstract: Advances in underwater acoustic communications require the development of methods to accurately compensate channels that are prone to severe double spreading of time-varying multipath propagation, fading and signal phase variations. Assuming the environmen- tal information as a key issue, this work aims to improve communications performance of single-input-multiple-output transmission systems in such channels through the en- hancement of their estimates used for equalization. The acoustic propagation physical parameters of the environment between the source and the receivers are considered in the process. The approach is to mitigate noise effects in channel identification for Pas- sive Time-Reversal (PTR), which is a low complexity probe-based refocusing technique to reduce time spreading and inter-symbol interference. The method Environmental-based PTR (EPTR) is proposed that, inspired by matched field inversion, inserts physics of acoustic propagation in the channel compensation procedure through ray trace modeling and environmental focalization processing.
URI: http://www.redebim.dphdm.mar.mil.br/vinculos/00001b/00001be9.pdf
http://repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/843843
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