تعریف کانال مخابراتی آکوستیک زیرآبی

کانال مخابراتی آکوستیک زیرآبی:
در طول چند دهه گذشته، فعالیت های کاوش اقیانوس به صورت روز افزون در حال افزایش است.

افزایش این فعالیت ها نیاز به انتقال داده های جمع آوری شده توسط سنسورهای زیر آب به سطح اقیانوس را به امری ضروری تبدیل کرده است.

پس از انتقال داده به سطح آب، این امکان وجود دارد که داده ها را توسط ماهواره به مرکز جمع آوری داده منتقل کرد.

امواج الکترومغناطیسی نمی توانند در زیر آب تا فواصل طولانی منتشر شوند. البته این امکان فقط برای امواج با فرکانس بسیار پایین وجود دارد.

با این حال، انتقال سیگنال با چنین فرکانس پایینی به شدت پرهزینه است؛ زیرا برای این کار به ترانسمیترهای بسیار بزرگ و پرتوان نیاز است.

تضعیف سیگنال های الکترومغناطیسی در آب را می توان با «عمق پوستی» (Skin Depth) بیان کرد که برابر با مسافتی است که سیگنال به اندازه 1/e تضعیف می شود.

برای آب دریا، عمق پوستی δ=250/√f است. در این رابطه f بر حسب هرتز و δ بر حسب متر بیان می شود. به عنوان مثال، در فرکانس 10 کیلو هرتز عمق پوستی برابر با 2٫5 متر به دست می آید.

اما از طرف دیگر، سیگنال های آکوستیک در فواصل ده و حتی چند صد کیلومتر منتشر می شوند. یک کانال آکوستیک آب کم عمق را می توان به عنوان یک کانال چند مسیری توصیف کرد؛ زیرا سیگنال ها از سطح آب و نیز کف دریا بازتابانده می شوند.

به دلیل حرکت امواج، مولفه های چند مسیری سیگنال دارای تاخیر انتشار متغیر با زمان هستند که منجر به پدیده محوشدگی می شود.

علاوه بر این، نوع دیگری از تضعیف وجود دارد که وابسته به فرکانس است و تقریبا متناسب با مربع فرکانس سیگنال در نظر گرفته می شود. در تصویر زیر نمایی از مفهوم کانال مخابراتی آکوستیک زیرآبی نشان داده شده است.

نویز آکوستیک محیط اقیانوس توسط ماهی ها و سایر جانداران دریایی به وجود می آید. در نزدیکی بندرگاه ها انواع دیگری از نویز آکوستیک ساخته بشر نیز علاوه بر نویز محیط به وجود می آید.

علی رغم محیط پرتنش دریاها، می توان سیستم مخابرات آکوستیک زیرآبی موثر و با قابلیت اطمینان بالایی را پیاده سازی کرد و سیگنال های دیجیتال را با استفاده از آن به مسافت های دوردست منتقل کرد.