水聲通信機是一項在水下收發(fā)信息的技術，采用擴頻通信技術，如CDMA等。工作原理是將文字、語音、圖像等信息，通過電發(fā)送機轉換成電信號，并由編碼器將信息數字化處理后，換能器又將電信號轉換為聲信號。

 

　　頻率越低的聲信號在水下有效傳播距離越遠，但在低頻率下，可用于通信的帶寬非常有限，這就導致水聲通信難以同時滿足高速率和遠距離這兩大需求。不但如此，水聲通信還同時面臨鏈路質量差、傳播延遲高和惡劣多普勒效應等棘手問題。與陸地5G移動通信在高速鐵路上的應用場景類似，水下潛器應用場景中，通信收發(fā)端的相對位置移動會帶來多普勒頻移，嚴重影響通信設備的正確解碼。由于聲速遠小于電磁波速，且聲波頻率遠低于電磁波頻率，因此盡管水下潛器的運動速度遠低于高鐵的運動速度，但其對水聲通信信號造成的多普勒頻移卻是巨大的。

 

　　水聲通信機采用自主設計的抗多普勒頻移水聲通信算法，允許收發(fā)相對運動速度為18.8節(jié)，使得本設備具備搭載在水下高速潛器上工作的能力。在船速4～6節(jié)的條件下，實現(xiàn)了通信距離6.2km、通信速率42.8kbps的分布式MIMO水聲通信數據傳輸，達到了265.36kbps×km的通信速率距離乘積。

 

　　本設備自身的正交多載波調制特點，決定了其對同步誤差十分敏感。能否實現(xiàn)準確的符號定時同步和載波頻率同步，將直接影響到OFDM通信系統(tǒng)的性能。由于線性調頻（Linear Frequency Modula-TIon，LFM）信號具有良好的時頻聚集性，使得LFM信號適合作為水聲通信機的定時同步信號。在接收端，利用LFM信號的自相關特性檢測其相關峰的位置，可以實現(xiàn)OFDM水聲通信系統(tǒng)的定時同步。