Comunicazioni Subacquee su Portante Acustico

Numero totale ore di lezione: 40

CFU: 4

Obiettivi del corso:

Il modulo ha lo scopo di illustrare le principali problematiche e metodologie relative alla trasmissione dell’informazione su portante acustico in ambiente sottomarino, fornendo anche gli strumenti analitici necessari al loro dimensionamento di massima ed alla valutazione delle loro prestazioni. Inizialmente si richiamano i concetti base delle comunicazioni elettriche, con riferimento alle principali tecniche di modulazione e demodulazione, codifica e decodifica, nonché agli effetti esercitati da un generico canale di propagazione sul segnale trasmesso e alle tecniche impiegate per la compensazione di tali effetti. Vengono anche brevemente illustrate le metodologie di valutazione delle prestazioni di un ricevitore in termini di probabilità di errore sul bit (BER) e sulla trama (FER). Successivamente si discutono le caratteristiche del canale di trasmissione sottomarino, con particolare riferimento a fenomeni specifici di tale ambiente, quali la presenza di cammini multipli, l’assorbimento e l’incurvamento dei raggi acustici, e si evidenzia il loro impatto sull’architettura e sulle prestazioni di un sistema di comunicazione operante su tale canale. Vengono infine discusse le possibili architetture di trasmissione utilizzabili in ambiente sottomarino, valutandone le prestazioni e mettendo in evidenza il ruolo dei principali parametri progettuali.

Programma di massima:
  • RICHIAMI DI COMUNICAZIONI ELETTRICHE: struttura e funzioni di un sistema di comunicazione; trasmissione in banda base ed in banda passante; possibili effetti del canale: rumore, interferenza, distorsione; modulazioni lineari con ricezione coerente o differenziale; modulazioni non lineari con ricezione non coerente.
  • MODELLISTICA DEL CANALE ACUSTICO SUBACQUEO: modellistica del rumore ambientale; modellistica della propagazione per cammini multipli; anomalie della propagazione; fading selettivo nel tempo e nella frequenza.
  • ARCHITETTURE DI MODEM SU CANALE ACUSTICO SUBACQUEO: modem non coerente: achitettura e prestazioni; modem coerente: architettura e prestazioni.
  • ANALISI DI UN DIMOSTRATORE: dimostrazione sperimentale in vasca, comprendente la misura della risposta del canale (fortemente riverberante) e un test di trasmissione di dati.
Testi di riferimento:
  • D. B. Kilfoyle and A. B. Baggeroer, “The State of the Art in Underwater Acoustic Telemetry”, IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol. 25, no. 1, January 2000, pp. 4-27.
  • M. Stojanovic, J. A. Catipovic and J. G. Proakis, “Phase-Coherent Digital Communications for Underwater Acoustic Channels”, IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol. 19, no. 1, January 1994, pp. 100-111.
  • Materiale fornito dai docenti.