Language
Country/Area
No result found
神秘的水下電話：它如何改變海洋通訊的未來？
水下聲學通訊是一種在水中發送和接收消息的技術，隨著科技的進步，這一領域已慢慢隱現出它的潛力。然而，在水下進行通訊的挑戰是顯而易見的，因素包括多徑傳播、通道時間變化、小帶寬可用性以及強信號衰減，特別是在長距離傳輸時。水下通訊相較於地面通訊具有低數據速度的特點，因為它使用的是聲波而非電磁波。
儘管水下通訊技術的挑戰重重，但它依舊在不斷發展。
在20世紀初，一些船隻開始通過水下鐘進行通訊，並利用該系統進行導航。當時的潛艇信號在原始的海事無線導航中處於競爭地位。隨著費斯登振盪器的發明，潛艇通訊的形式又有了新的突破。
水下聲學通訊的調製類型
水下聲學通訊（UAC）所使用的調製方法有多種，這些調製方法大多是從無線電通訊中改編而來。但由於水下特殊通道的需求，有些調製方案更適合水下聲學通訊。以下是UAC中常用的一些調製方法：
調製技術包括頻率偏移鍵控（FSK）、相位偏移鍵控（PSK）、正交頻分復用（OFDM）和連續相位調製（CPM）等。
頻率偏移鍵控（FSK）
FSK是用於水下聲學調製的最早形式，通常使用兩個不同的頻率來調製數據。儘管這是一種相對簡單的調製方式，但其面臨的挑戰之一是在UAC中存在的多徑反射，這可能會導致接收端的判斷困惑，限制了其在垂直通道中的使用。
相位偏移鍵控（PSK）
相位偏移鍵控（PSK）是一種數字調製方案，通過變化（調製）基準信號的相位來傳遞數據。此技術廣泛應用於無線局域網和藍牙通訊中。
正交頻分復用（OFDM）
OFDM是一種數字多載波調製技術，可以在多個並行數據通道上傳遞信息，對於抵抗水下頻選通道的干擾極具優勢。
連續相位調製（CPM）
連續相位調製（CPM）是一種相位連續變化的調製技術，可以抑制水下環境中的多徑傳播效應，並保持信號的完整性，其高頻譜效率使其在水下帶寬受限的情形下成為優秀的選擇。
向量傳感器的使用
相較於水下常見的標量壓力傳感器，向量傳感器能測量聲學粒子速度的元件，已在過去幾十年裡被廣泛研究。向量傳感器在水下的應用已經延伸到聲納和目標檢測等領域，公司也在開發與向量傳感器相關的通訊接收器及均衡器。
應用
水下電話與 JANUS 系統
水下電話（UQC）在1945年由美國海軍引入，是一個雙向通訊系統，已在現役潛艇和水面艦上廣泛使用。此外，NATO在2017年推出的JANUS系統，旨在以聲波傳遞數字信息，並已應用於軍事與民用領域，有助於提升水下通訊的效率和普及性。
水下消息傳遞技術
商業硬件產品的設計已可支持水肺潛水員之間的雙向消息傳遞，研究人員也在探索如何利用智能手機進行水中的通訊，這不僅提高了水下通訊的便利性，也為潛水活動提供了新的可能性。
隨著科技的進步，水下通訊材料的發展會如何影響海洋探索和保護的未來？這一問題或許將成為我們必須思考的方向。
