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JP4622548B2 - Underwater acoustic transmission method and underwater acoustic transmission apparatus - Google Patents
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JP4622548B2 - Underwater acoustic transmission method and underwater acoustic transmission apparatus - Google Patents

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JP4622548B2 JP2005025938A JP2005025938A JP4622548B2 JP 4622548 B2 JP4622548 B2 JP 4622548B2 JP 2005025938 A JP2005025938 A JP 2005025938A JP 2005025938 A JP2005025938 A JP 2005025938A JP 4622548 B2 JP4622548 B2 JP 4622548B2
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Description

本発明は、水中に位置する2点間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送方法と水中音響伝送装置に係る。特に、浅海域でも使用できる水中音響伝送方法と水中音響伝送装置とに関する。   The present invention relates to an underwater acoustic transmission method and an underwater acoustic transmission device for transmitting data using underwater acoustics between two points located in water. In particular, the present invention relates to an underwater acoustic transmission method and an underwater acoustic transmission apparatus that can be used even in shallow water.

一般に、水中でのデータ伝送には水中音響が用いられる。浅海域における水中音響を用いるデータ伝送にとっては、海底や海面などの媒質の境界面において発生する音波の反射と散乱により生ずる残響が大きな障害となる。
送信器が水中に水中音響を送信すると、周囲に伝搬した水中音響が海底や海面などで反射を繰り返して、所定の時間だけ残響が継続する。
この残響の影響をさけるために、残響の音響レベルが背景ノイズに隠れてしまう時間帯のみを用いて間欠的にデータ伝送を実行し、その他の時間帯では送信を休止する間欠伝送が持ちいられる。
また、この残響の発生は、送信点、受信点、及び周囲環境の幾何学的位置関係、送波器・受波器の指向性、用いる音響周波数などによって変わるために、一時はエラーなくデータ伝送ができていても、ある時からエラー発生が頻発してデータ伝送をできなくなることがある。
In general, underwater sound is used for data transmission in water. For data transmission using underwater acoustics in a shallow sea area, reverberation caused by reflection and scattering of sound waves generated at the boundary surface of a medium such as the sea floor or the sea surface is a major obstacle.
When the transmitter transmits underwater sound in the water, the underwater sound propagated to the surroundings is repeatedly reflected on the seabed or the sea surface, and reverberation continues for a predetermined time.
In order to avoid the effects of reverberation, intermittent transmission can be performed in which data transmission is performed intermittently only in a time period in which the sound level of reverberation is hidden by background noise, and transmission is suspended in other time periods. .
In addition, the occurrence of reverberation varies depending on the geometrical positional relationship between the transmission point, reception point, and the surrounding environment, the directivity of the transmitter / receiver, the acoustic frequency used, etc. Even if it is possible, errors may occur frequently and data transmission may not be possible.

従来は、この残響の影響を避けるために、1回のデータ送信と次のデータ送信の間にガード時間を置き、残響の音響レベルが所定の値以下になるのを待って間欠的にデータを伝送していた。オペレータが、このガード時間を経験的に定めていた。
また、その場合の送信信号の変調方式として、短い信号の受信に適合する、受信側での搬送波同期が不要なMFSK(multiple frequency shift keying)、DPSK(differential phase shift keying)などが用いられた。
また、1回のデータ送信と次のデータ送信の間のガード時間が固定であるため、送信点と受信点の位置関係がデータ伝送に有利な方向に変化しても、伝送効率を改善できなかった。
また、変調方式がMFSK、DPSKであるために伝送速度が制限され、伝送情報量を今以上に多くできなかった。
Conventionally, in order to avoid the influence of this reverberation, a guard time is set between one data transmission and the next data transmission, and data is intermittently waited until the acoustic level of the reverberation falls below a predetermined value. Was transmitting. The operator determined this guard time empirically.
In this case, MFSK (multi frequency shift keying), DPSK (differential phase shifting keying), etc., which are suitable for short signal reception and do not require carrier wave synchronization on the receiving side, are used.
Also, since the guard time between one data transmission and the next data transmission is fixed, even if the positional relationship between the transmission point and the reception point changes in a direction advantageous for data transmission, the transmission efficiency cannot be improved. It was.
Further, since the modulation method is MFSK or DPSK, the transmission speed is limited, and the amount of transmission information cannot be increased more than now.

特開平9−55707号JP-A-9-55707 特開2000−206228号JP 2000-206228 A The state оf the art in underwater acоustic telemetry, ”Оceanic Eng.”, VОl.25, Nо.1, IEEEJ, January 2000, p.4−27The state of the art in underwater acoustic telemetry, “Oceanic Eng.”, Vol. 25, Nо. 1, IEEE J, January 2000, p. 4-27

本発明は以上に述べた問題点に鑑み案出されたもので、簡易な構成で、海域の状況の変化に適用でき、水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送方法と水中音響伝送装置とを提供しようとする。   The present invention has been devised in view of the above-described problems, and can be applied to changes in the state of the sea area with a simple configuration, and can perform underwater acoustics between a first point and a second point located in water. An underwater acoustic transmission method and an underwater acoustic transmission device for transmitting data using the same are provided.

上記目的を達成するため、本発明に係る水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送方法を、第一点と第二点のうちの一方でパルス状の試験送信音響を送信する試験送信工程と、第一点と第二点のうちの他方で前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信する試験受信工程と、第一点でデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信する本番送信工程と、第二点で前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し該受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得る本番受信工程と、を備え、前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短い、ものとした。   In order to achieve the above object, an underwater acoustic transmission method for transmitting data using underwater sound between a first point and a second point located in water according to the present invention, the first point and the second point A test transmission step for transmitting a pulsed test transmission sound on one side, and a test reception step for receiving a test reception sound generated by propagation of the test transmission sound in water on the other of the first point and the second point. And the actual transmission step of transmitting the first transmission sound having the first signal length Ts1 obtained by modulating the data at the first point, and the first transmission sound propagated in water at the second point. A reception step of receiving the received sound and extracting the first transmission sound from the received sound and demodulating it to obtain data, wherein the first signal length Ts1 is on the time axis of the test received sound. Is located between the direct wave of the test transmission sound and the reverberation wave that appears next to the direct wave. Shorter than the first hour length T1 is the time length of the time zone, and the things.

上記本発明の構成により、第一点と第二点のうちの一方でパルス状の試験送信音響を送信し、第一点と第二点のうちの他方で前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信し、前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短く、第一点でデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信し、第二点で前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し該受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得るので、第一点で送信された第一送信音響が残響波と重ならずに第二点で受信され、受信音響の中から第一送信音響の抽出を容易にでき、第一点と第二点との間でエラーの少ないデータ伝送をすることができる。   According to the configuration of the present invention, one of the first point and the second point transmits a pulsed test transmission sound, and the other of the first point and the second point propagates the test transmission sound in water. And the first signal length Ts1 is located between the direct wave of the test transmission sound and the reverberation wave appearing next to the direct wave on the time axis of the test reception sound. A first transmission sound having a first signal length Ts1 which is shorter than the first time length T1 which is the time length of the first time zone and which is obtained by modulating data at the first point is transmitted. Since the first transmission sound is received through the underwater and the received sound is received and the first transmission sound is extracted from the received sound and demodulated to obtain data, the first transmitted at the first point is obtained. The transmitted sound is received at the second point without overlapping the reverberant wave, and the first transmitted sound can be easily extracted from the received sound. It can be less data transmission error between the first point and the second point.

上記目的を達成するため、本発明に係る水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送装置を、第一点で水中音響を送信しまた受信することをできる第一データ伝送装置と、第二点で水中音響を送信しまた受信することをできる第二データ伝送装置と、を備え、第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの一方がパルス状の試験送信音響を送信し、第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの他方が前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信し、第一データ伝送装置がデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信し、第二データ伝送装置が前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し前記受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得て、前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短い、ものとした。   In order to achieve the above object, the underwater acoustic transmission device for transmitting data using the underwater sound between the first point and the second point located in the water according to the present invention transmits the underwater sound at the first point. A first data transmission device capable of receiving, and a second data transmission device capable of transmitting and receiving underwater sound at a second point, comprising: a first data transmission device and a second data transmission device; One of them transmits a pulsed test transmission sound, and the other of the first data transmission device and the second data transmission device receives a test reception sound generated by propagation of the test transmission sound in water, Received sound generated by one data transmission apparatus transmitting a first transmission sound having a first signal length Ts1 obtained by modulating data and a second data transmission apparatus propagating through the first transmission sound in water And receiving the first transmitted sound from the received sound. Are extracted and demodulated to obtain data, and the first signal length Ts1 is located between the direct wave of the test transmission sound and the reverberation wave appearing next to the direct wave on the time axis of the test reception sound. It was assumed to be shorter than the first time length T1, which is the time length of the first time zone.

上記本発明の構成により、第一データ伝送装置が第一点で水中音響を送信しまた受信することをでき、第一データ伝送装置が第二点で水中音響を送信しまた受信することをでき、第一点と第二点のうちの一方でパルス状の試験送信音響を送信し、第一点と第二点のうちの他方で前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信し、前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短く、第一点でデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信し、第二点で前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し前記受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得るので、第一点で送信された第一送信音響が残響波と重ならずに第二点で受信され、受信音響の中から第一送信音響の抽出を容易にでき、第一点と第二点との間でエラーの少ないデータ伝送をすることができる。   According to the configuration of the present invention, the first data transmission device can transmit and receive underwater sound at the first point, and the first data transmission device can transmit and receive underwater sound at the second point. Test reception sound generated by transmitting pulsed test transmission sound in one of the first point and the second point and propagating the test transmission sound in water at the other of the first point and the second point And the first signal length Ts1 is a time in a first time zone located between the direct wave of the test transmission sound and the reverberation wave appearing next to the direct wave on the time axis of the test reception sound. A first transmission sound having a first signal length Ts1, which is shorter than a first time length T1 which is a length and obtained by modulating data at a first point, is transmitted, and the first transmission sound is transmitted at a second point. Receives the received sound generated by propagating in the water, extracts the first transmitted sound from the received sound, and recovers it. Thus, the first transmission sound transmitted at the first point is received at the second point without overlapping the reverberation wave, and the first transmission sound can be easily extracted from the received sound. Data transmission with few errors can be performed between the first point and the second point.

以上説明したように本発明に係る水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送方法と水中音響伝送装置は、その構成により、以下の効果を有する。
予め、一方でパルス状の試験音響を送信して、他方で試験音響を受信して、直接波と次に現れる残響波の間にある残響の小さい第一時間帯の第一時間長さT1を得て、T1より短い第一信号長さTs1を決定し、本番送信で、第一点でTs1を持つ第一送信音響を送信するので、第一点で送信された第一送信音響が残響波と重ならずに第二点で受信され、受信音響の中から第一送信音響の抽出を容易にでき、第一点と第二点との間でエラーの少ないデータ伝送をすることができる。
従って、簡易な構成で、海域の状況の変化に適用でき、水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送方法と水中音響伝送装置とを提供できる。
As described above, the underwater acoustic transmission method and the underwater acoustic transmission apparatus for transmitting data using the underwater sound between the first point and the second point located in the water according to the present invention have the following configuration. Has an effect.
First, a pulsed test sound is transmitted on the one hand, and a test sound is received on the other hand, and the first time length T1 of the first time zone with a small reverberation between the direct wave and the next reverberating wave is set. Thus, the first signal length Ts1 shorter than T1 is determined, and the first transmission sound having Ts1 at the first point is transmitted in the actual transmission. Therefore, the first transmission sound transmitted at the first point is the reverberation wave. The first transmission sound can be easily extracted from the received sound, and data transmission with less errors can be performed between the first point and the second point.
Accordingly, an underwater acoustic transmission method and an underwater acoustic transmission device that can be applied to changes in the state of the sea area with a simple configuration and transmit data using underwater acoustics between a first point and a second point located in water. Can provide.

以下に、本発明に係る水中音響伝送方法のいくつかの実施形態を説明する。本発明は、以下に記載の実施形態のいずれか、またはそれらの中の二つ以上が組合わされた態様を含む。   Several embodiments of the underwater acoustic transmission method according to the present invention will be described below. The present invention includes a mode in which any of the embodiments described below or two or more of them are combined.

本発明の実施形態に係る水中音響伝送方法は、前記本番送信工程が第一点で前記第一送信音響を送信した後の第一ガード時間Tn1だけ経過後にデータを変調して得られた第二信号長さTs2を持つ第二送信音響を送信し、前記本番受信工程が第二点で前記第一送信音響と前記第二送信音響とが水中を伝搬して生じた受信音響を受信し該受信音響の中から前記第一送信音響と前記第二送信音響とを抽出し復調してデータを得て、前記第二信号長さTs2が前記試験受信音響を時間軸上で第一信号長さTs1だけ後方に移動しつつ重畳させて得られた仮想受信音響において重畳された前記試験送信音響の直接波の後の前記第一ガード時間Tn1経過後に位置し音響レベルL1以下の音響レベルを維持する第二時間帯の時間長さである第二時間長さT2より短く、前記音響レベルL1が第二点で前記受信音響からデータを復調可能なレベルである。
上記実施形態の構成により、前記第二信号長さTs2が前記試験受信音響を時間軸上で第一信号長さTs1だけ後方に移動しつつ重畳させて得られた仮想受信音響において重畳された前記第一送信音響の直接波の後の前記第一ガード時間Tn1経過後に位置し前記音響レベルL1以下の音響レベルを維持する第二時間帯の時間長さである第二時間長さT2より短く、第一点でデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信した後の第一ガード時間Tn1だけ経過後にデータを変調して得られた第二信号長さTs2を持つ第二送信音響を送信し、第二点で前記第一送信音響と前記第二送信音響とが水中を伝搬して生じた受信音響を受信し該受信音響の中から前記第一送信音響と前記第二送信音響とを抽出し復調してデータを得るので、第一点で送信された第二送信音響が残響波と重ならずに第二点で受信され、前記受信音響の中から第一送信音響と第二送信音響との抽出を容易にでき、第一点と第二点との間でエラーの少ないデータ伝送をすることができる。
The underwater acoustic transmission method according to the embodiment of the present invention is obtained by modulating data after elapse of a first guard time Tn1 after the actual transmission step transmits the first transmission sound at the first point. A second transmission sound having a signal length Ts2 is transmitted, and the actual reception step receives a reception sound generated by propagation of the first transmission sound and the second transmission sound in water at the second point. The first transmission sound and the second transmission sound are extracted from the sound and demodulated to obtain data, and the second signal length Ts2 is the first signal length Ts1 on the time axis. The first sound level L1 is maintained after the first guard time Tn1 elapses after the direct wave of the test transmission sound superimposed in the virtual reception sound obtained by superimposing while moving backward. Second time length, which is the length of time in two hours Shorter than T2, the sound level L1 is level that can be demodulated data from the received acoustic at the second point.
According to the configuration of the above embodiment, the second signal length Ts2 is superimposed on the virtual reception sound obtained by superimposing the test reception sound while moving backward on the time axis by the first signal length Ts1. Shorter than a second time length T2 that is a time length of a second time zone that is located after the first guard time Tn1 elapses after the direct wave of the first transmission sound and maintains the sound level equal to or lower than the sound level L1, Second signal length obtained by modulating data after elapse of the first guard time Tn1 after transmitting the first transmission sound having the first signal length Ts1 obtained by modulating data at the first point. A second transmission sound having Ts2 is transmitted, and a reception sound generated by propagation of the first transmission sound and the second transmission sound in water at a second point is received, and the first transmission is received from the reception sound. The sound and the second transmission sound are extracted and demodulated. The second transmission sound transmitted at the first point is received at the second point without overlapping the reverberation wave, and the first transmission sound and the second transmission sound are extracted from the received sound. It is easy to perform data transmission with less errors between the first point and the second point.

本発明の実施形態に係る水中音響伝送方法は、変調・復調方式がОFDM方式であって、前記第一時間長さTs1が単位シンボルの時間長さTsの整数倍である。
上記実施形態の構成により、前記第一信号長さTs1がОFDM方式の単位シンボルの時間長さTsの整数倍であるので、第一時間長さT1が前記第一信号長さTs1より短くなる事態が生じて単位シンボルに残響が重ならない限り、第一点と第二点との間でエラーの少ないデータ伝送をすることができる。
In the underwater acoustic transmission method according to the embodiment of the present invention, the modulation / demodulation method is the OFDM method, and the first time length Ts1 is an integer multiple of the unit symbol time length Ts.
According to the configuration of the above embodiment, since the first signal length Ts1 is an integral multiple of the time length Ts of the unit symbol of the OFDM system, the first time length T1 is shorter than the first signal length Ts1. Unless reverberation overlaps the unit symbols, data transmission with less error can be performed between the first point and the second point.

本発明の実施形態に係る水中音響伝送方法は、変調・復調方式がОFDM方式であって、前記本番送信工程が送信する複数の搬送波のうち少なくとも一つを特定搬送波とし該特定搬送波の振幅値を一定の値に固定し、前記本番受信工程が受信する前記特定搬送波の振幅値を基準振幅値として用いて複数の搬送波の各々の振幅から音響レベルの減衰の影響を除去する。
上記実施形態の構成により、第一点で送信する第一送信音響の前記特定搬送波の振幅幅が固定され、第二点で受信した受信音響の中の第一送信音響の各搬送波の振幅から特定搬送波の振幅値を用いて音響レベルの減衰の影響を除去するので、第二点で受信した受信音響から抽出した第一送信音響の音圧が大きく減衰していた場合でも、第一点と第二点との間でエラーの少ないデータ伝送をすることができる。
In the underwater acoustic transmission method according to the embodiment of the present invention, the modulation / demodulation method is an OFDM method, and at least one of the plurality of carriers transmitted by the actual transmission step is a specific carrier, and the amplitude value of the specific carrier is calculated. The fixed value is fixed, and the amplitude value of the specific carrier wave received by the actual reception step is used as a reference amplitude value to remove the influence of sound level attenuation from the amplitude of each of the plurality of carrier waves.
With the configuration of the above embodiment, the amplitude width of the specific carrier wave of the first transmission sound to be transmitted at the first point is fixed, and is specified from the amplitude of each carrier wave of the first transmission sound in the reception sound received at the second point. Since the influence of the attenuation of the sound level is removed using the amplitude value of the carrier wave, even if the sound pressure of the first transmission sound extracted from the received sound received at the second point is greatly attenuated, the first point and the first point Data transmission with few errors can be performed between the two points.

本発明の実施形態に係る水中音響伝送方法は、水中での第一点の位置または第二点の位置が所定の範囲を超えて変化したときに、前記試験送信工程と前記試験受信工程とを再度実施して前記試験受信音響を新たな前記試験受信音響で更新する試験伝送更新工程を、
備える。
上記実施形態の構成により、水中での第一点の位置または第二点の位置が所定の範囲を超えて変化したときに、前記試験送信工程と前記試験受信工程とを再度実施して前記試験受信音響を新たな前記試験受信音響で更新するので、前記第一時間長さT1の変化に応じて新たな前記第一信号長さTs1を決定できる。
In the underwater acoustic transmission method according to the embodiment of the present invention, when the position of the first point or the position of the second point in water changes beyond a predetermined range, the test transmission step and the test reception step are performed. A test transmission update process is performed again to update the test reception sound with the new test reception sound,
Prepare.
With the configuration of the above embodiment, when the position of the first point or the position of the second point in water changes beyond a predetermined range, the test transmission step and the test reception step are performed again to perform the test. Since the received sound is updated with the new test received sound, the new first signal length Ts1 can be determined according to the change in the first time length T1.

本発明の実施形態に係る水中音響伝送方法は、前記本番受信工程でのデータの復調にエラー発生が増えたときに、前記試験送信工程と前記試験受信工程とを再度繰り返して前記試験受信音響を新たな前記試験受信音響で更新する試験伝送更新工程を、備える。
上記実施形態の構成により、前記本番受信工程でのデータの復調にエラー発生が増えたときに、前記試験送信工程と前記試験受信工程とを再度繰り返して前記試験受信音響を新たな前記試験受信音響で更新するので、第一時間長さT1が前記第一信号長さTs1より短くなる事態が生じて前記第一送信音響に残響が重なった場合でも、前記第一時間長さT1の変化に応じてて新たな前記第一信号長さTs1を決定できる。
The underwater acoustic transmission method according to the embodiment of the present invention repeats the test transmission step and the test reception step again when the occurrence of errors increases in the demodulation of data in the actual reception step. A test transmission updating step for updating with new test reception sound is provided.
With the configuration of the above embodiment, when the occurrence of errors increases in data demodulation in the actual reception step, the test transmission step and the test reception step are repeated again to make the test reception sound a new test reception sound. Therefore, even when a situation occurs in which the first time length T1 becomes shorter than the first signal length Ts1 and reverberation overlaps with the first transmission sound, the first time length T1 responds to the change in the first time length T1. Thus, the new first signal length Ts1 can be determined.

以下に、本発明の係る水中音響伝送装置のいくつかの実施形態を説明する。本発明は、以下に記載の実施形態のいずれか、またはそれらの中の二つ以上が組合わされた態様を含む。   Several embodiments of the underwater acoustic transmission apparatus according to the present invention will be described below. The present invention includes a mode in which any of the embodiments described below or two or more of them are combined.

本発明の実施形態に係る水中音響伝送装置は、前記第一データ伝送装置が前記第一送信音響を送信した後の第一ガード時間Tn1だけ経過後にデータを変調して得られた第二信号長さTs2を持つ第二送信音響を送信し、前記第二データ送信装置が前記第一送信音響と前記第二送信音響とが水中を伝搬して生じた受信音響を受信し該受信音響の中から前記第一送信音響と前記第二送信音響とを抽出し復調してデータを得て、前記第二信号長さTs2が前記試験受信音響を時間軸上で第一信号長さTs1だけ後方に移動しつつ重畳させて得られた仮想受信音響において重畳された前記試験送信音響の直接波の後の前記第一ガード時間Tn1経過後に位置し音響レベルL1以下の音響レベルを維持する第二時間帯の時間長さである第二時間長さT2より短く、前記音響レベルL1が第二点で前記受信音響からデータを復調可能なレベルである。
上記実施形態の構成により、前記第二信号長さTs2が前記試験受信音響を時間軸上で第一信号長さTs1だけ後方に移動しつつ重畳させて得られた仮想受信音響において重畳された前記試験送信音響の直接波の後の前記第一ガード時間Tn1経過後に位置し前記音響レベルL1以下の音響レベルを維持する第二時間帯の時間長さである第二時間長さT2より短く、第一点で前記第一送信音響を送信した後の第一ガード時間Tn1だけ経過後にデータを変調して得られた第二信号長さTs2を持つ第二送信音響を送信し、第二点で前記第一送信音響と前記第二送信音響とが水中を伝搬して生じた受信音響を受信し該受信音響の中から前記第一送信音響と前記第二送信音響とを抽出し復調してデータを得るので、
第一点で送信された第二送信音響が残響波と重ならずに第二点で受信され、前記受信音響との中から前記第一送信音響と前記第二送信音響との抽出を容易にでき、第一点と第二点との間でエラーの少ないデータ伝送をすることができる。
The underwater acoustic transmission device according to the embodiment of the present invention is a second signal length obtained by modulating data after elapse of a first guard time Tn1 after the first data transmission device transmits the first transmission sound. A second transmission sound having a length Ts2, and the second data transmission device receives a reception sound generated by propagation of the first transmission sound and the second transmission sound in water. The first transmission sound and the second transmission sound are extracted and demodulated to obtain data, and the second signal length Ts2 moves the test reception sound backward by the first signal length Ts1 on the time axis. However, in the second time zone that is located after the first guard time Tn1 has elapsed after the direct wave of the test transmission sound superimposed in the virtual reception sound obtained by superimposing, and maintains the sound level equal to or lower than the sound level L1. Second time length T which is time length Shorter, the sound level L1 is level that can be demodulated data from the received acoustic at the second point.
According to the configuration of the above embodiment, the second signal length Ts2 is superimposed on the virtual reception sound obtained by superimposing the test reception sound while moving backward on the time axis by the first signal length Ts1. Shorter than a second time length T2, which is a time length of a second time zone that is located after the first guard time Tn1 elapses after the direct wave of the test transmission sound and maintains the sound level equal to or lower than the sound level L1, Transmitting a second transmission sound having a second signal length Ts2 obtained by modulating data after elapse of the first guard time Tn1 after transmitting the first transmission sound at one point, The first transmission sound and the second transmission sound are received through the underwater and the received sound is generated. The first transmission sound and the second transmission sound are extracted from the received sound and demodulated to obtain the data. Because you get
The second transmission sound transmitted at the first point is received at the second point without overlapping the reverberant wave, and the first transmission sound and the second transmission sound can be easily extracted from the reception sound. It is possible to transmit data with less errors between the first point and the second point.

本発明の実施形態に係る水中音響伝送装置は、第一データ伝送装置と第二データ伝送装置の変調・復調方式がОFDM方式であって、前記第一信号長さTs1が単位シンボルの時間長さTsの整数倍である。
上記実施形態の構成により、前記第一信号長さTs1がОFDM方式の単位シンボルの時間長さTsの整数倍であるので、第一時間長さT1が前記第一信号長さTs1より短くなる事態が生じて単位シンボルに残響が重ならない限り、第一点と第二点との間でエラーの少ないデータ伝送をすることができる。
In the underwater acoustic transmission device according to the embodiment of the present invention, the modulation / demodulation method of the first data transmission device and the second data transmission device is an OFDM method, and the first signal length Ts1 is a unit symbol time length. It is an integer multiple of Ts.
According to the configuration of the above embodiment, since the first signal length Ts1 is an integral multiple of the time length Ts of the unit symbol of the OFDM system, the first time length T1 is shorter than the first signal length Ts1. Unless reverberation overlaps the unit symbols, data transmission with less error can be performed between the first point and the second point.

本発明の実施形態に係る水中音響伝送装置は、第一データ伝送装置と第二データ伝送装置の変調・復調方式がОFDM方式であって、前記第一データ伝送装置が送信する複数の搬送波のうち少なくとも一つを特定搬送波とし該特定搬送波の振幅値を一定の値に固定し、前記第二データ伝送装置が受信する前記特定搬送波の振幅値を基準振幅値として用いて複数の搬送波の各々の振幅から音響レベルの減衰の影響を除去する。
本実施形態の構成により、第一点で送信する複数の搬送波のうち少なくとも一つを特定搬送波とし該特定搬送波の振幅値を一定の値に固定し、第二点で受信した受信音響の中の第一送信音響の各搬送波の振幅から特定搬送波の振幅値を用いて音響レベルの減衰の影響を除去するので、第二点で受信した受信音響から抽出した第一送信音響の音圧が大きく減衰していた場合でも、第一点と第二点との間でエラーの少ないデータ伝送をすることができる。
In the underwater acoustic transmission device according to the embodiment of the present invention, the modulation / demodulation method of the first data transmission device and the second data transmission device is an OFDM method, and among the plurality of carriers transmitted by the first data transmission device The amplitude of each of the plurality of carriers is determined by using at least one of the specific carriers as an amplitude value and fixing the amplitude value of the specific carrier to a constant value and using the amplitude value of the specific carrier received by the second data transmission apparatus as a reference amplitude value. Remove the effects of sound level attenuation from
With the configuration of the present embodiment, at least one of the plurality of carriers transmitted at the first point is a specific carrier, the amplitude value of the specific carrier is fixed to a constant value, and the received sound received at the second point Since the influence of the attenuation of the sound level is removed from the amplitude of each carrier wave of the first transmission sound, the sound pressure of the first transmission sound extracted from the reception sound received at the second point is greatly attenuated. Even in such a case, data transmission with few errors can be performed between the first point and the second point.

本発明の実施形態に係る水中伝送装置は、水中での第一点の位置または第二点の位置が所定の範囲を超えて変化したときに、第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの一方がパルス状の試験送信音響を再度送信し、第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの他方が前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を再度受信し、前記試験受信音響を新たな前記試験受信音響で更新する。
上記実施形態の構成により、水中での第一点の位置または第二点の位置が所定の範囲を超えて変化したときに、試験送信音響の送信と前記試験受信音響の受信とを再度実施して、前記試験受信音響を新たな前記試験受信音響で更新するので、前記第一時間長さT1の変化に応じて新たな前記第一信号長さTs1を決定できる。
The underwater transmission device according to the embodiment of the present invention, when the position of the first point or the second point in water changes beyond a predetermined range, the first data transmission device and the second data transmission device One of them transmits the pulsed test transmission sound again, and the other of the first data transmission device and the second data transmission device receives again the test reception sound generated when the test transmission sound propagates in water. The test reception sound is updated with the new test reception sound.
With the configuration of the above embodiment, when the position of the first point or the position of the second point in water changes beyond a predetermined range, the transmission of the test transmission sound and the reception of the test reception sound are performed again. Since the test reception sound is updated with the new test reception sound, the new first signal length Ts1 can be determined according to the change in the first time length T1.

本発明の実施形態に係る水中伝送装置は、前記本番受信工程でのデータの復調にエラー発生が増えたときに、第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの一方がパルス状の試験送信音響を再度送信し、第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの他方が前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を再度受信し、前記試験受信音響を新たな前記試験受信音響で更新する。
上記実施形態の構成により、前記本番受信工程でのデータの復調にエラー発生が増えたときに、試験送信音響の送信と前記試験受信音響の受信とを再度実施して、前記試験受信音響を新たな前記試験受信音響で更新するので、第一時間長さT1が前記第一信号長さTs1より短くなる事態が生じて前記第一送信音響に残響が重なった場合でも、前記第一時間長さT1の変化に応じてて新たな前記第一信号長さTs1を決定できる。
In the underwater transmission apparatus according to the embodiment of the present invention, when the occurrence of errors increases in the demodulation of data in the actual reception process, one of the first data transmission apparatus and the second data transmission apparatus is a pulsed test. The transmission sound is transmitted again, and the other of the first data transmission device and the second data transmission device receives again the test reception sound generated when the test transmission sound propagates in water, and the test reception sound is newly transmitted. Update with the test reception sound.
With the configuration of the above embodiment, when the occurrence of errors increases in data demodulation in the actual reception process, the test transmission sound and the test reception sound are received again, and the test reception sound is renewed. Even if the first time length T1 is shorter than the first signal length Ts1 and reverberation overlaps the first transmission sound, the first time length is updated. The new first signal length Ts1 can be determined according to the change in T1.

本発明の実施形態に係る水中伝送装置は、第一伝送装置と第二伝送装置の変調・復調方式が複数の搬送波を用いる方式であって、前記第一データ伝送装置が第一点に位置し水中に音響を放射する複数の送波器を有し、複数の前記送波器の各々の共振周波数が複数の前記搬送波の各々の周波数に略一致する。
上記実施形態の構成により、複数の送波器の各々の共振周波数と複数の搬送波の各々の搬送周波数が略一致するので、周波数帯域の全体に渡って効率の良い送波ができる。
The underwater transmission device according to the embodiment of the present invention is a method in which the modulation / demodulation method of the first transmission device and the second transmission device uses a plurality of carriers, and the first data transmission device is located at the first point. It has a plurality of transmitters that radiate sound in water, and the resonance frequency of each of the plurality of transmitters substantially matches the frequency of each of the plurality of carrier waves.
With the configuration of the above-described embodiment, the resonance frequency of each of the plurality of transmitters and the carrier frequency of each of the plurality of carrier waves substantially coincide with each other, so that efficient transmission can be performed over the entire frequency band.

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

最初に、本発明の第一の実施形態に係る水中音響伝送装置1を、図を基に、説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る水中音響伝送装置の構成図である。図2は、本発明の実施形態に係るデータ伝送装置の構成図その1である。
Initially, the underwater acoustic transmission apparatus 1 which concerns on 1st embodiment of this invention is demonstrated based on a figure.
FIG. 1 is a configuration diagram of an underwater acoustic transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a first configuration diagram of the data transmission apparatus according to the embodiment of the present invention.

水中音響伝送装置は、水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する装置であって、第一データ伝送装置10と第二データ伝送装置20とで構成される。
第一データ伝送装置10は、第一点P1で水中音響を送信しまた受信することをできる装置である。例えば、第一データ伝送装置10は、情報源30から入力されたデータを変調した音響信号を水中に送信する。
第二データ伝送装置20は、第二点P2で水中音響を送信しまた受信することをできる装置である。例えば、第二データ伝送装置20は、受信した音響信号を復調して得たデータを情報端末40に出力する。
The underwater sound transmission device is a device that transmits data using underwater sound between a first point and a second point located in water, and includes a first data transmission device 10 and a second data transmission device 20. Composed.
The first data transmission device 10 is a device that can transmit and receive underwater sound at a first point P1. For example, the first data transmission device 10 transmits an acoustic signal obtained by modulating data input from the information source 30 underwater.
The second data transmission device 20 is a device that can transmit and receive underwater sound at the second point P2. For example, the second data transmission device 20 outputs data obtained by demodulating the received acoustic signal to the information terminal 40.

一般に、第一データ伝送装置10と第二データ伝送装置20とは、双方向に送信と受信をすることが可能であるので、同一の構成をもつ。第一データ伝送装置10と第二データ伝送装置20の構成を、第一データ伝送装置10の構成で説明する。
第一データ伝送装置10は、通信制御器11と変調器12と送信器13と送波器14と復調器15と受信器16と受波器17とで構成される。
通信制御器11は、外部とデータをやり取りする機器である。
変調器12は、通信制御器11から与えられる伝送すべきデータを信号波形に変調する機器である。
送信器13は、変調器12の出力を音響信号に変換する機器であり、
送波器14は、音響信号を変換し音響エネルギーを水中に放射する素子である。
一般的に、送信器13と送波器14との組合わせは、プロジェクタと呼称され、出力効率の高い共振周波数を持つ共振型である。
受波器17は、水中から受けた音響エネルギーを音響信号に変換する素子である。
受信器16は、音響信号を入力信号として復調器15へ入力する機器である。
復調器15は、入力信号を復調しデータを通信制御器11へ出力する機器である。

一般に、受波器17と受信器16との組み合わせは、トランスデューサと呼称される。
In general, the first data transmission device 10 and the second data transmission device 20 can transmit and receive bidirectionally, and thus have the same configuration. The configuration of the first data transmission device 10 and the second data transmission device 20 will be described with the configuration of the first data transmission device 10.
The first data transmission device 10 includes a communication controller 11, a modulator 12, a transmitter 13, a transmitter 14, a demodulator 15, a receiver 16 and a receiver 17.
The communication controller 11 is a device that exchanges data with the outside.
The modulator 12 is a device that modulates data to be transmitted provided from the communication controller 11 into a signal waveform.
The transmitter 13 is a device that converts the output of the modulator 12 into an acoustic signal,
The transmitter 14 is an element that converts an acoustic signal and radiates acoustic energy into water.
In general, the combination of the transmitter 13 and the transmitter 14 is called a projector, and is a resonance type having a resonance frequency with high output efficiency.
The wave receiver 17 is an element that converts acoustic energy received from underwater into an acoustic signal.
The receiver 16 is a device that inputs an acoustic signal to the demodulator 15 as an input signal.
The demodulator 15 is a device that demodulates an input signal and outputs data to the communication controller 11.

In general, the combination of the receiver 17 and the receiver 16 is called a transducer.

次に、第一データ伝送装置10と第二データ伝送装置20とを用いて、第一点P1から第二点P2へ水中音響を伝送する場合を、図を基に、説明する。
図3は、本発明の実施形態に係る水中音響伝送方法の音響伝搬図である。図4は、本発明の実施形態に係る水中音響伝送方法の残響パターン図である。図5は、本発明の実施形態に係る水中音響伝送方法の利用時間の説明図である。
一般に、海域を、大陸棚より浅い海である浅海域と大陸棚より深い海である深海域とに区別する。浅海域において水中音響を用いてデータ伝送する場合には、海面Sと海底Bの存在を無視できないことが知られている。
浅海域における音波の送信点から受信点への伝搬経路の主なものは、直接伝搬路Z0と海底・海面反射路Z1、Z2・・・である。ここで、伝搬経路における海面反射の回数がm、海底反射の回数がnの海底・海面反射路を(m、n)パスと呼ぶ。直接伝搬路Z0は、(0、0)パスと呼ぶ。従って、海面反射または海底反射の一方が、1回である海底・海面反射路は、(0、1)パス及び(1、0)パスと呼ばれる。海面反射および海底反射が各々1回である1回である海底・海面反射路は、(1、1)パスと呼ばれる。
Next, a case where underwater sound is transmitted from the first point P1 to the second point P2 using the first data transmission device 10 and the second data transmission device 20 will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 is an acoustic propagation diagram of the underwater acoustic transmission method according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a reverberation pattern diagram of the underwater acoustic transmission method according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is an explanatory diagram of the utilization time of the underwater acoustic transmission method according to the embodiment of the present invention.
Generally, the sea area is distinguished into a shallow sea area that is shallower than the continental shelf and a deep sea area that is deeper than the continental shelf. It is known that the presence of the sea surface S and the seabed B cannot be ignored when data is transmitted using underwater acoustics in shallow water.
The main propagation paths from the transmission point of the sound wave to the reception point in the shallow sea area are the direct propagation path Z0 and the sea bottom / sea surface reflection paths Z1, Z2,. Here, the seabed / sea surface reflection path having m as the number of sea surface reflections in the propagation path and n as the number of sea bottom reflections is referred to as (m, n) path. The direct propagation path Z0 is called a (0, 0) path. Therefore, the seabed / sea surface reflection path in which one of the sea surface reflection and the sea bottom reflection is one time is referred to as a (0, 1) path and a (1, 0) path. The sea bottom / sea surface reflection path that is one time each of the sea surface reflection and the sea bottom reflection is called a (1, 1) path.

図3は、(0、0)パスZ0、(0、1)パスZ2、及び(1、0)パスZ1の様子を示す。
図4は、第一点(送信点)P1から搬送波周波数fpの単一パルスの音響波が送信された際の、第二点(受信点)P2において受信される受信音響YYの音響波形を模式的に示す。
最初に、(0、0)パスを通った音響Y0が受信され、ついで、(1、0)パスと(0、1)パスを通過した音響Y1、Y2が受信され、(1、1)バスを通過した音響Y3、Y4が受信され、順次m、nの和が大きなパスを通過した音響が受信される。
一般的に、音響Y0’を直接波と呼び、音響Y1、Y2以降の受信音響を残響波と呼ぶ。
伝搬経路長さが長くなるにつれ、遅延時間が大きくなり、音響の海水への吸収損失が大きくなる。海面または海底での反射回数が増えるにつれて残響波の海面反射損失、海底反射損失が大きくなる。残響波の音響レベルは、遅延時間が長くなるにつれて、指数関数的に減少する。
吸収損失による音響レベルの減衰は、搬送周波数により大きく変化する。また、海面反射損失、海底反射損失による音響レベルの減衰は、海面の波浪の程度や海底の底質により、大きく変化する。
FIG. 3 shows a state of the (0, 0) path Z0, the (0, 1) path Z2, and the (1, 0) path Z1.
FIG. 4 schematically shows the acoustic waveform of the received sound YY received at the second point (reception point) P2 when a single-pulse acoustic wave of the carrier frequency fp is transmitted from the first point (transmission point) P1. Indicate.
First, the sound Y0 passing through the (0, 0) path is received, and then the sounds Y1, Y2 passing through the (1, 0) path and the (0, 1) path are received, and the (1, 1) bus. Sounds Y3 and Y4 that have passed through are received, and sound that has passed through a path in which the sum of m and n is large is received.
In general, the sound Y0 ′ is called a direct wave, and the received sounds after the sounds Y1 and Y2 are called reverberant waves.
As the propagation path length increases, the delay time increases and the absorption loss of sound into seawater increases. As the number of reflections on the sea surface or the sea floor increases, the sea surface reflection loss and the sea floor reflection loss of the reverberant wave increase. The acoustic level of the reverberant wave decreases exponentially as the delay time increases.
The attenuation of the sound level due to absorption loss varies greatly with the carrier frequency. In addition, the attenuation of the sound level due to the sea surface reflection loss and the sea floor reflection loss varies greatly depending on the level of the sea surface waves and the bottom sediment.

図4に示す受信音響YYにおいて、(0、0)パスの音響Y0’(直接波)の音響レベルをL0と呼ぶ。
第一時間長さT1は、(0、0)パスを経由した音響Y0’(直接波)を受信してから最初の残響波を受信するまでの遅延時間である。
音響レベルL1は、データ伝送装置が受信音響から有意な残響波を抽出可能な残響波の音響レベルである。
時間長さT0は、直接波を受信してから残響波の音響レベルが音響レベルL1にまで下がるまでの時間である。
時間長さT0の中で第一時間長さT1のみをデータ伝送に使用することとするとT1/T0を、データ伝送のための利用時間率と呼称する。

η=T1/T0 −−−−−−式(1)
In the received sound YY shown in FIG. 4, the sound level of the sound Y0 ′ (direct wave) of the (0, 0) path is referred to as L0.
The first time length T1 is a delay time from the reception of the sound Y0 ′ (direct wave) via the (0, 0) path to the reception of the first reverberation wave.
The sound level L1 is a sound level of a reverberation wave that allows the data transmission apparatus to extract a significant reverberation wave from the received sound.
The time length T0 is the time from when the direct wave is received until the acoustic level of the reverberant wave falls to the acoustic level L1.
If only the first time length T1 is used for data transmission in the time length T0, T1 / T0 is referred to as a utilization time rate for data transmission.

η = T1 / T0 ----------- Formula (1)

次に、第一点P1と第二点P2とが浅海域にある場合の利用時間(理論上の第一時間長さ)T1’を推測する。
図5は、音響が第一点P1から第二点P2へ(0,0)パスと(1,0)パスを経由して伝搬する様子を示す。

T1’={[(y1+y2)+x11/2−[(y1−y2)+x11/2}/c
−−−−−−−式(2)

ここで、
第一深度y1は、第一点P1(送信点)の深度である。
第二深度y2は、第二点P2(受信点)の深度である。
水平距離x1は、第一点P1と第二点P2との水平方向の距離である。
cは、音速である。
従って、y1またはy2が0に近づくと利用時間T1’は0に近づき、利用時間率ηも0に近づく。y1またはy2が海に近づいても同様な現象が生ずる。このことから、利用時間率を大きくするためには、第一点P1及び第二点P2を水深の2分の1程度の位置に設置することが望ましいことが分かる。
Next, a use time (theoretical first time length) T1 ′ when the first point P1 and the second point P2 are in a shallow sea area is estimated.
FIG. 5 shows how sound propagates from the first point P1 to the second point P2 via the (0, 0) path and the (1, 0) path.

T1 ′ = {[(y1 + y2) 2 + x1 2 ] 1/2 − [(y1−y2) 2 + x1 2 ] 1/2 } / c
------- Formula (2)

here,
The first depth y1 is the depth of the first point P1 (transmission point).
The second depth y2 is the depth of the second point P2 (reception point).
The horizontal distance x1 is a horizontal distance between the first point P1 and the second point P2.
c is the speed of sound.
Therefore, when y1 or y2 approaches 0, the usage time T1 ′ approaches 0, and the usage time rate η also approaches 0. A similar phenomenon occurs when y1 or y2 approaches the sea. From this, it can be seen that in order to increase the utilization time rate, it is desirable to install the first point P1 and the second point P2 at a position about one-half of the water depth.

以下に、本発明の実施形態に係る第一の水中音響伝送方法を、本発明の実施形態に係る第一の水中音響伝送を用いる場合を例に、図を基に、説明する。
図6は、本発明の実施形態に係る水中音響伝送方法のフローチャート図である。図7は、本発明の実施形態に係る水中音響伝送方法のシーケンス図である。図8は、本発明の実施形態に係る水中音響伝送方法の音響チャート図その1である。
水中音響伝送方法は、水中に位置する第一点P1と第二点P2との間で水中音響を用いてデータを伝送する方法であって、試験送信工程S10と試験受信工程S20とパラメータ決定工程S30と本番送信工程S40と本番受信工程S50と試験伝送更新工程S60とで構成される。
Below, the 1st underwater acoustic transmission method which concerns on embodiment of this invention is demonstrated based on a figure for the case where the 1st underwater acoustic transmission which concerns on embodiment of this invention is used as an example.
FIG. 6 is a flowchart of the underwater acoustic transmission method according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 is a sequence diagram of the underwater acoustic transmission method according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 is an acoustic chart diagram 1 of the underwater acoustic transmission method according to the embodiment of the present invention.
The underwater acoustic transmission method is a method of transmitting data using underwater acoustics between a first point P1 and a second point P2 located in water, and includes a test transmission step S10, a test reception step S20, and a parameter determination step. It consists of S30, production transmission step S40, production reception step S50, and test transmission update step S60.

試験送信工程S10は、第一点と第二点のうちの一方でパルス状の試験送信音響を送信する工程である。
以下では、第一点P1でパルス状の試験送信音響を送信する場合を例に説明する。
第一データ伝送装置10が、第一点P1で試験送信音響Y0を送信する。
試験送信信号Y0は、単一周波数の搬送波に乗った短時間の音響であってもよい。
例えば、試験送信音響は、矩形のエンベロープをもつ10KHz〜100KHzの内の一つの周波数を持った音響である。
周波数は、第一点P1と第二点P2との距離による音響減衰を考慮して決定される。
The test transmission step S10 is a step of transmitting a pulsed test transmission sound at one of the first point and the second point.
Hereinafter, a case where pulsed test transmission sound is transmitted at the first point P1 will be described as an example.
The first data transmission device 10 transmits the test transmission sound Y0 at the first point P1.
The test transmission signal Y0 may be a short-time sound on a single frequency carrier wave.
For example, the test transmission sound is a sound having a frequency of 10 KHz to 100 KHz having a rectangular envelope.
The frequency is determined in consideration of acoustic attenuation due to the distance between the first point P1 and the second point P2.

試験受信工程S20は、第一点と第二点のうちの他方で試験送信音響Y0が水中を伝搬して生じた試験受信音響YYを受信する工程である。
以下では、第二点P2で試験受信音響を受信する場合を例に説明する。
第二データ伝送装置20は、第二点P2で試験受信音響YYを受信する。
試験受信音響YYは、試験送信音響Y0が水中を伝搬して生じた音響であり、直接波Y0と残響波Y1、Y2、Y3、Y4・・・とで構成される。
The test reception step S20 is a step of receiving the test reception sound YY generated by the test transmission sound Y0 propagating in water at the other of the first point and the second point.
Hereinafter, a case where the test reception sound is received at the second point P2 will be described as an example.
The second data transmission device 20 receives the test reception sound YY at the second point P2.
The test reception sound YY is sound generated by propagation of the test transmission sound Y0 in water, and includes a direct wave Y0 and reverberation waves Y1, Y2, Y3, Y4,.

パラメータ決定工程S30は、試験送信工程S10と試験受信工程S20との結果を基に、後述する本番送信工程S40と本番受信工程S50とで使用するパラメータを決定する工程である。
パラメータとは、水中音響を伝送媒体としてデータ伝送するために変調・復調に用いる各種の数値である。
第一データ伝送装置10又は第二データ伝送装置20の一方または両方がパラメータ決定工程S30を実施してよい。
パラメータ決定工程S30は、パラメータ推定工程S31とパラメータ送信工程S32とACK信号送信工程S33とCОNFIRM信号送信工程S34とで構成される。
以下では、第二データ伝送装置20がパラメータを推定して第一データ伝送装置10にパラメータを送る場合を例に説明する。
The parameter determination step S30 is a step of determining parameters to be used in an actual transmission step S40 and an actual reception step S50 described later based on the results of the test transmission step S10 and the test reception step S20.
The parameters are various numerical values used for modulation / demodulation in order to transmit data using underwater sound as a transmission medium.
One or both of the first data transmission device 10 and the second data transmission device 20 may perform the parameter determination step S30.
The parameter determination step S30 includes a parameter estimation step S31, a parameter transmission step S32, an ACK signal transmission step S33, and a CONFIRM signal transmission step S34.
Below, the case where the 2nd data transmission apparatus 20 estimates a parameter and sends a parameter to the 1st data transmission apparatus 10 is demonstrated to an example.

パラメータ推定工程S31は、試験受信音響YYを解析して伝送に必要なパラメータを推定する工程である。
第二データ伝送装置20は、試験受信音響YYから第一信号長さTs1と第一ガード時間Tn1とを推定する。
第一信号長さTs1は、第一時間長さT1より短い時間である。
第一時間長さT1は、試験受信音響YYの時間軸上で試験送信音響Y0の直接波Y0’と直接波Y0’の次に現れる残響波Y1との間に位置し音響レベルL1以下の音響レベルを継続する第一時間帯U1の時間長さである。
音響レベルL1は、第二点で試験受信音響YYから有意なデータを復調可能なレベルである。
具体的な第一信号長さTs1の値は、音響の変調・復調方式を考慮して決定される。例えば、変調・復調方式がОFDM方式である場合には、第一信号長さTs1は変調・復調方式の単位シンボルの時間長さTsの整数倍である。
ОFDM方式は、一定の周波数間隔で配置された数百本の搬送波を、それぞれ一定のシンボル期間でデジタル変調して伝送する方式である。ОFDM信号への変調は、通常、ポイント数Nuの逆フーリエ変換(IFFT)が用いられる。データ伝送装置から送信される伝送信号の1シンボルは、IFFTで変調されたNuサンプル点のОFDM信号からなる有効シンボル期間の信号(B+b)と有効シンボル期間の最後の一定期間の信号bを有効シンボル期間の前に複写したガードインターバル期間の信号b’とで構成される。単位シンボルの時間長さは、有効シンボル期間の時間長さとガードインターバル期間の時間長さの和である。
第一ガード時間Tn1は、試験受信音響YYを時間軸上で第一信号長さTs1だけ後方に移動しつつ重畳させて仮想受信音響を得て、その仮想受信音響において重畳された試験送信音響Y0の直接波Y0’の後から残響波の音響レベルが音響レベルL1に減衰するまでの時間長さである。
図8(A)が、試験送信音響Y0を示す。
図8(B)が、試験受信音響YYを示す。
図8(C)が、仮想受信音響YY’を示す。
The parameter estimation step S31 is a step of analyzing the test reception sound YY and estimating parameters necessary for transmission.
The second data transmission device 20 estimates the first signal length Ts1 and the first guard time Tn1 from the test reception sound YY.
The first signal length Ts1 is shorter than the first time length T1.
The first time length T1 is located between the direct wave Y0 ′ of the test transmission sound Y0 and the reverberation wave Y1 appearing next to the direct wave Y0 ′ on the time axis of the test reception sound YY, and the sound having the sound level L1 or less. It is the time length of the 1st time slot | zone U1 which continues a level.
The sound level L1 is a level at which significant data can be demodulated from the test reception sound YY at the second point.
A specific value of the first signal length Ts1 is determined in consideration of an acoustic modulation / demodulation method. For example, when the modulation / demodulation method is the OFDM method, the first signal length Ts1 is an integral multiple of the time length Ts of the unit symbol of the modulation / demodulation method.
The ОFDM system is a system in which several hundreds of carriers arranged at fixed frequency intervals are digitally modulated and transmitted at fixed symbol periods. For modulation to an FDM signal, an inverse Fourier transform (IFFT) with a number of points Nu is usually used. One symbol of the transmission signal transmitted from the data transmission apparatus is composed of an effective symbol period signal (B + b) composed of an IFDM signal of Nu sample points modulated by IFFT and a signal b of the last fixed period of the effective symbol period. It consists of a guard interval period signal b 'copied before the period. The time length of the unit symbol is the sum of the time length of the effective symbol period and the time length of the guard interval period.
The first guard time Tn1 is obtained by superimposing the test reception sound YY while moving backward on the time axis by the first signal length Ts1 to obtain virtual reception sound, and the test transmission sound Y0 superimposed on the virtual reception sound. This is the length of time from the direct wave Y0 'until the acoustic level of the reverberant wave is attenuated to the acoustic level L1.
FIG. 8A shows the test transmission sound Y0.
FIG. 8B shows the test reception sound YY.
FIG. 8C shows the virtual reception sound YY ′.

パラメータ送信工程S32は、第一点または第二点の一方から他方へ推定したパラメータを送信する工程である。
以下では、第二データ伝送装置20が第一データ伝送装置10へパラメータを送信する場合を例に説明する。
第二データ伝送装置20が第二点P2でパラメータを含む信号を音響送信する。この際の変調方式は、伝送速度が遅くても確実なものを選択することもできる。例えば、MFSK変調・復調方式やDPSK変調・復調方式を用いることができる。
第一データ伝送装置10は、所定の時間にパラメータを含む音響信号を受け取らないときは、スタートへ戻り、試験送信工程S10を再度実施する。
The parameter transmission step S32 is a step of transmitting the estimated parameter from one of the first point or the second point to the other.
Below, the case where the 2nd data transmission apparatus 20 transmits a parameter to the 1st data transmission apparatus 10 is demonstrated to an example.
The second data transmission device 20 acoustically transmits a signal including parameters at the second point P2. As a modulation method at this time, a reliable method can be selected even when the transmission speed is low. For example, an MFSK modulation / demodulation method or a DPSK modulation / demodulation method can be used.
When the first data transmission apparatus 10 does not receive an acoustic signal including a parameter at a predetermined time, the first data transmission apparatus 10 returns to the start and performs the test transmission step S10 again.

ACK信号送信工程S33は、パラメータを誤り無く受信できたときに、第一点または第二点からACK信号を送信する工程である。
第一データ伝送装置10が、第一点で受信された音響信号からパラメータを含むデータを復調し、誤りチェックをおこない、誤りチェックに合格したら、ACK信号を送信する。例えば、誤りチェックはパリティチェック、チェックサム等である。
誤りチェックに不合格のときは、第一データ伝送装置10は、スタートへ戻り、試験送信工程S10を再度実施する。
The ACK signal transmission step S33 is a step of transmitting an ACK signal from the first point or the second point when the parameters can be received without error.
The first data transmission device 10 demodulates data including parameters from the acoustic signal received at the first point, performs error checking, and transmits an ACK signal when the error checking is passed. For example, the error check is a parity check, a checksum, or the like.
If the error check fails, the first data transmission device 10 returns to the start and performs the test transmission step S10 again.

CОNFIRM信号送信工程S34は、第一点P1または第二点P2のACK信号を受信した側が、CОNFIRM信号を送信する工程である。
第二データ伝送装置20は、ACK信号を受け取ったら、CОNFIRM信号を送信する。
第一データ伝送装置10は、所定の時間CОNFIRM信号を受け取らないときは、スタートへ戻り、試験送信工程S10を再度実施する。
The CONFIRM signal transmission step S34 is a step in which the side receiving the ACK signal at the first point P1 or the second point P2 transmits the CONFIRM signal.
When receiving the ACK signal, the second data transmission apparatus 20 transmits a CONFIRM signal.
When the first data transmission device 10 does not receive the CONFIRM signal for a predetermined time, the first data transmission device 10 returns to the start and performs the test transmission step S10 again.

第一データ伝送装置10がCОNFIRM信号を受け取ると、パラメータ決定工程を終了し、本番送信工程S40と本番受信工程S50とへ移行する。   When the first data transmission apparatus 10 receives the CONFIRM signal, the parameter determination process is terminated, and the process proceeds to the actual transmission process S40 and the actual reception process S50.

本番送信工程S40は、第一点P1でデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響W0を送信する工程である。
第一データ伝送装置10は、送信したいデータを変調して第一送信音響W0を得て、第一送信音響W0を送信する。
第一データ伝送装置10は、第一送信音響W0を送信した後、第一ガード時間Tn1を経過した時に、送信したい次のデータをデータを変調して次の第一送信音響W0を得て、第一送信音響W0を送信する。
図8(D)が、第一送信音響W0を示す。
The actual transmission step S40 is a step of transmitting the first transmission sound W0 obtained by modulating the data at the first point P1 and having the first signal length Ts1.
The first data transmission device 10 modulates data to be transmitted to obtain the first transmission sound W0, and transmits the first transmission sound W0.
When the first data transmission device 10 transmits the first transmission sound W0 and the first guard time Tn1 has elapsed, the first data transmission device 10 modulates the next data to be transmitted to obtain the next first transmission sound W0, The first transmission sound W0 is transmitted.
FIG. 8D shows the first transmission sound W0.

本番受信工程S50は、第二点P2で第一送信音響W0が水中を伝搬して生じた受信音響WWを受信し、受信音響WWの中から第一送信音響W0を抽出し復調してデータを得る工程である。
第二データ伝送装置20は、第二点P2で水中音響を受信し、水中音響中から第一送信音響W0を発見すると、第一信号長さTs1だけの長さの音響を切りだして、復調しデータを得る。
第二データ伝送装置20は、第一送信音響W0を切りだした後、第一ガード時間Tn1が経過した後に受信する次の第一送信音響W0を発見しようとする。
図8(E)が、受信音響WWを示す。
The actual reception step S50 receives the reception sound WW generated by the first transmission sound W0 propagating through the water at the second point P2, extracts the first transmission sound W0 from the reception sound WW, and demodulates the data. It is a process to obtain.
When the second data transmission apparatus 20 receives the underwater sound at the second point P2 and finds the first transmission sound W0 from the underwater sound, the second data transmission apparatus 20 cuts out the sound having the length of the first signal length Ts1 and demodulates it. And get the data.
The second data transmission device 20 tries to find the next first transmission sound W0 to be received after the first guard time Tn1 has elapsed after the first transmission sound W0 has been cut off.
FIG. 8E shows the reception acoustic WW.

上記の本番送信工程S40と本番受信工程S50とを継続するとことにより、データを第一点P1から第二点P2に水中音響を用いて伝送することができる。   By continuing the above-described production transmission step S40 and production reception step S50, data can be transmitted from the first point P1 to the second point P2 using underwater sound.

試験伝送更新工程S60は、所定の条件が成立したときに、試験送信工程S10と試験受信工程S20とを再度繰り返して試験受信音響YYを新たな前記試験受信音響YYで更新する工程である。
所定の条件とは、以下の条件である。
(1)水中での第一点の位置または第二点の位置が所定の範囲を超えて変化したとき
上述した式(2)を演算し、利用時間T1’を適時更新し、最新の試験送信音響を記録した際の利用時間T1’と現在の利用時間T1’との差が予め設定されたΔTを越えたときである。
第一時間長さT1が長くなった場合に、第一時間長さT1に合わせて第一信号長さTs1を長くすることで、伝送速度を上げることができる。
The test transmission update step S60 is a step of updating the test reception sound YY with the new test reception sound YY by repeating the test transmission step S10 and the test reception step S20 again when a predetermined condition is satisfied.
The predetermined conditions are the following conditions.
(1) When the position of the first point or the position of the second point in water changes beyond a predetermined range. The above equation (2) is calculated, the usage time T1 ′ is updated timely, and the latest test transmission is performed. This is when the difference between the usage time T1 ′ when the sound is recorded and the current usage time T1 ′ exceeds a preset ΔT.
When the first time length T1 is increased, the transmission speed can be increased by increasing the first signal length Ts1 in accordance with the first time length T1.

(2)本番受信工程でのデータの復調にエラー発生が増えたとき
第一点と第二点との関係が変化したり、海面状態が変化して、第一時間長さT1が第一信号長さTs1より短くなると、受信音響WWの中の第一送信音響W0に残響波が重なるので、第一送信音響W0を復調した際のエラーチェックでエラーが多発する。
第一時間長さT1が短くなった場合に、第一時間長さT1に合わせて第一信号長さTs1を短くすることで、伝送精度を向上できる。
(2) When the number of errors increases in data demodulation in the actual reception process The relationship between the first point and the second point changes, the sea level changes, and the first time length T1 is the first signal. When the length is shorter than the length Ts1, the reverberant wave overlaps the first transmission sound W0 in the reception sound WW, so that errors frequently occur in the error check when the first transmission sound W0 is demodulated.
When the first time length T1 is shortened, the transmission accuracy can be improved by shortening the first signal length Ts1 in accordance with the first time length T1.

(3)予め設定された時間を経過したとき
予め設定された時間を経過したときに、海域条件等が変化したと推定し、試験受信音響YYを新たな前記試験受信音響YYで更新する。
(3) When a preset time elapses When a preset time elapses, it is estimated that the sea area conditions have changed, and the test reception sound YY is updated with the new test reception sound YY.

次に、本発明の第二の実施形態に係る水中音響伝送方式を、説明する。

図9は、本発明の実施形態に係る水中音響伝送方法の音響チャート図その2である。
水中音響伝送方法は、水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する方法であって、試験送信工程S10と試験受信工程S20とパラメータ決定工程S30と本番送信工程S40と本番受信工程S50と試験伝送更新工程S60とで構成される。
試験送信工程S10と試験受信工程S20と試験伝送更新工程S60との構成は、第一の実施形態に係る水中音響伝送方法のものと同じなので、説明を省略する。
Next, an underwater acoustic transmission system according to the second embodiment of the present invention will be described.

FIG. 9 is an acoustic chart diagram 2 of the underwater acoustic transmission method according to the embodiment of the present invention.
The underwater acoustic transmission method is a method of transmitting data using underwater acoustic between a first point and a second point located in water, and includes a test transmission step S10, a test reception step S20, and a parameter determination step S30. It consists of a production transmission step S40, a production reception step S50, and a test transmission update step S60.
Since the configurations of the test transmission step S10, the test reception step S20, and the test transmission update step S60 are the same as those of the underwater acoustic transmission method according to the first embodiment, description thereof will be omitted.

パラメータ決定工程S30は、パラメータ推定工程S31とパラメータ送信工程S32とACK信号送信工程S33とCОNFIRM信号送信工程S34とで構成される。
パラメータ送信工程S32とACK信号送信工程S33とCОNFIRM信号送信工程S34との構成は、第一の実施形態に係る水中音響伝送方法のものと同じなので、説明を省略する。
以下では、第二データ伝送装置20がパラメータを推定して第一データ伝送装置10にパラメータを送る場合を例に説明する。
The parameter determination step S30 includes a parameter estimation step S31, a parameter transmission step S32, an ACK signal transmission step S33, and a CONFIRM signal transmission step S34.
Since the configuration of the parameter transmission step S32, the ACK signal transmission step S33, and the CONFIRM signal transmission step S34 is the same as that of the underwater acoustic transmission method according to the first embodiment, description thereof is omitted.
Below, the case where the 2nd data transmission apparatus 20 estimates a parameter and sends a parameter to the 1st data transmission apparatus 10 is demonstrated to an example.

パラメータ推定工程S31は、試験受信音響YYを解析して伝送に必要なパラメータを推定する工程である。
第二データ伝送装置20は、試験受信音響YYから前記第一信号長さTs1と第一ガード時間Tn1と第二信号長さTs2と第二ガード時間Tn2とを推定する。
第一信号長さTs1は、第一時間長さT1より短い時間である。
第一時間長さT1は、試験受信音響YYの時間軸上で試験送信音響Y0の直接波Y0’と直接波Y0’の次に現れる残響波Y1との間に位置し音響レベルL1以下の音響レベルを継続する第一時間帯U1の時間長さである。
前記第二信号長さTs2は、第二時間長さT2より短い時間である。
第二時間長さT2は、試験受信音響YYを時間軸上で第一信号長さTs1だけ後方に移動しつつ重畳させた第一仮想受信音響YY’を得て、第一仮想受信音響YY’において重畳された試験送信音響Y0の直接波Y0’の後の第一ガード時間Tn1経過後に位置し音響レベルL1以下の音響レベルを維持する第二時間帯U2の時間長さである。
言い換えると、第二時間長さT2は、試験受信音響YYを時間軸上で第一信号長さTs1だけ後方に移動しつつ重畳させて第一仮想受信音響YY’を得て、第一仮想受信音響YY’において重畳された試験送信音響Y0の直接波Y0’の後に存在し音響レベルL1以下の音響レベルを維持する第二時間帯U2の時間長さである。そして、第一ガード時間Tn1は、重畳された試験送信音響Y0の直接波Y0’の後から第二時間帯U2の始まりまでの時間である。
The parameter estimation step S31 is a step of analyzing the test reception sound YY and estimating parameters necessary for transmission.
The second data transmission device 20 estimates the first signal length Ts1, the first guard time Tn1, the second signal length Ts2, and the second guard time Tn2 from the test reception sound YY.
The first signal length Ts1 is shorter than the first time length T1.
The first time length T1 is located between the direct wave Y0 ′ of the test transmission sound Y0 and the reverberation wave Y1 appearing next to the direct wave Y0 ′ on the time axis of the test reception sound YY, and the sound having the sound level L1 or less. It is the time length of the 1st time slot | zone U1 which continues a level.
The second signal length Ts2 is shorter than the second time length T2.
The second time length T2 obtains the first virtual reception sound YY ′ obtained by superimposing the test reception sound YY while moving backward by the first signal length Ts1 on the time axis, and obtains the first virtual reception sound YY ′. Is the time length of the second time period U2 that is located after the first guard time Tn1 after the direct wave Y0 ′ of the test transmission sound Y0 superimposed on and maintains the sound level equal to or lower than the sound level L1.
In other words, the second time length T2 is obtained by superimposing the test reception sound YY while moving backward on the time axis by the first signal length Ts1 to obtain the first virtual reception sound YY ′. This is the time length of the second time period U2 that exists after the direct wave Y0 ′ of the test transmission sound Y0 superimposed on the sound YY ′ and maintains the sound level equal to or lower than the sound level L1. The first guard time Tn1 is the time from the direct wave Y0 ′ of the superimposed test transmission sound Y0 to the beginning of the second time zone U2.

第二ガード時間Tn2は、試験受信音響YYを時間軸上で第一信号長さTs1だけ後方に移動しつつ重畳させて第一仮想受信音響YY’を得て、試験受信音響YYを時間軸上で第二信号長さTs2だけ後方に移動しつつ重畳させて第二仮想受信音響を得て、第一仮想受信音響に第二仮想受信音響を第一ガード時間Tn1だけ遅らせて重畳させた仮想受信音響YY’’を得て、その仮想受信音響YY’’において、第二信号長さTs2を持つ試験送信音響Y0の直接波Y0’の後から、残響波の音響レベルが音響レベルL1に減衰するまでの時間長さである。
図9(B)が、試験受信音響YYを示す。
図9(C)が、第一仮想受信音響YY’を示す。
図9(D)が、仮想受信音響YY’’を示す。
The second guard time Tn2 is obtained by superimposing the test reception sound YY while moving backward on the time axis by the first signal length Ts1 to obtain the first virtual reception sound YY ′. The second virtual reception sound is obtained by superimposing while moving backward by the second signal length Ts2, and the second virtual reception sound is superimposed on the first virtual reception sound after being delayed by the first guard time Tn1. The sound YY ″ is obtained, and in the virtual reception sound YY ″, the sound level of the reverberant wave is attenuated to the sound level L1 after the direct wave Y0 ′ of the test transmission sound Y0 having the second signal length Ts2. It is the length of time until.
FIG. 9B shows the test reception sound YY.
FIG. 9C shows the first virtual reception sound YY ′.
FIG. 9D shows the virtual reception sound YY ″.

本番送信工程S40は、第一点P1でデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響W0と前記第一送信音響を送信した後の第一ガード時間Tn1だけ経過後にデータを変調して得られた第二信号長さTs2を持つ第二送信音響W01とを送信する工程である。
第一データ伝送装置10は、送信したいデータを変調して第一送信音響W0と第二送信音響W01とを得て、第一送信音響W0と第二送信音響W01とを送信する。
第一データ伝送装置10は、第一送信音響W0を送信した後、第一ガード時間Tn1を経過した時に第二送信音響W01を送信し、第二ガード時間Tn2を経過した時に送信したい次のデータを変調して次の第一送信音響W0と第二送信音響W01とを得て、送信する。
図9(E)が、第一送信音響W0と第二送信音響W01とを示す。
The actual transmission step S40 is obtained by modulating the data at the first point P1, and the first transmission sound W0 having the first signal length Ts1 and the first guard time Tn1 after transmitting the first transmission sound have elapsed. This is a step of transmitting a second transmission sound W01 having a second signal length Ts2 obtained by modulating data later.
The first data transmission device 10 modulates data to be transmitted to obtain the first transmission sound W0 and the second transmission sound W01, and transmits the first transmission sound W0 and the second transmission sound W01.
After transmitting the first transmission sound W0, the first data transmission device 10 transmits the second transmission sound W01 when the first guard time Tn1 has elapsed, and the next data to be transmitted when the second guard time Tn2 has elapsed. To obtain the next first transmission sound W0 and the second transmission sound W01 and transmit them.
FIG. 9E shows the first transmission sound W0 and the second transmission sound W01.

本番受信工程S50は、第二点P2で第一送信音響W0と第二送信音響W01とが水中を伝搬して生じた受信音響WWを受信し、受信音響WWの中から第一送信音響W0と第二送信音響W01とを抽出し復調してデータを得る工程である。
第二データ伝送装置20は、第二点P2で水中音響を受信し、水中音響中から第一送信音響W0を発見すると、第一信号長さTs1だけの長さの音響を切りだして、復調しデータを得る。
第二データ伝送装置20は、第一送信音響W0を切り出した後、第一ガード時間Tn1が経過した後に受信する次の第二送信音響W01を発見すると、第二信号長さTs2の長さの音響を切り出す。
その後、第二データ伝送装置20は、第二ガード時間Tn2経過後に、次の第一送信音響W0を発見しようとする。
図9(F)が、受信音響を示す。
The actual reception step S50 receives the reception sound WW generated by the first transmission sound W0 and the second transmission sound W01 propagating in water at the second point P2, and the first transmission sound W0 from the reception sound WW. In this step, the second transmission sound W01 is extracted and demodulated to obtain data.
When the second data transmission apparatus 20 receives the underwater sound at the second point P2 and finds the first transmission sound W0 from the underwater sound, the second data transmission apparatus 20 cuts out the sound having the length of the first signal length Ts1 and demodulates it. And get the data.
When the second data transmission device 20 detects the next second transmission sound W01 to be received after the first guard time Tn1 has elapsed after cutting out the first transmission sound W0, the second data transmission device 20 has the length of the second signal length Ts2. Cut out the sound.
Thereafter, the second data transmission device 20 tries to find the next first transmission sound W0 after the second guard time Tn2 has elapsed.
FIG. 9F shows received sound.

次に、本番送信工程S40と本番受信工程S50での、変調・復調方式を説明する。
周波数帯域W、時間幅Tの間に伝送可能なサンプル数Nは、以下の式で表される。
N=2WT −−−−−−−式(3)
各サンプルにより搬送されるデータ量は、そのサンプルの信号対雑音比により制限を受ける。
式(3)の上限に近いサンプル数を伝送できる変調方式として、単一キャリア(搬送波)のものではQAM(QPSKを含む)、VSB(残留側帯並)などがある。複数キャリアのものでは、直交QAM(ОFDM:Оrthogonal Frequency Division Multiplex)、直交VSB等がある。
浅海域での音響通信において高速データ伝送を実現しようとするなら、できるだけ広い周波数帯域を用いることが要になる。この周波数帯域を均一な特性を持つ単一チャンネルとして扱うのは次の理由により現実的でない。
理由1:通常の送波器は共振型であり、周波数帯域が狭い。
理由2:海水の吸収損失が周波数と共に増加するため、伝搬距離が長くなると高周波数の伝搬損失が増加する。
従って、複数キャリア(搬送波)の変調方式を採用し、状況に応じて適応的に搬送波毎の搬送するデータ量を変えてもよい。
Next, the modulation / demodulation method in the actual transmission step S40 and the actual reception step S50 will be described.
The number N of samples that can be transmitted between the frequency band W and the time width T is expressed by the following equation.
N = 2WT ------- Formula (3)
The amount of data carried by each sample is limited by the signal-to-noise ratio of that sample.
As a modulation method capable of transmitting the number of samples close to the upper limit of the expression (3), there are QAM (including QPSK), VSB (remaining sideband level), etc. for a single carrier (carrier wave). In the case of a plurality of carriers, there are orthogonal QAM (OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplex), orthogonal VSB, and the like.
If high-speed data transmission is to be realized in acoustic communication in shallow water, it is necessary to use a frequency band as wide as possible. Treating this frequency band as a single channel with uniform characteristics is not practical for the following reasons.
Reason 1: A normal transmitter is a resonance type and has a narrow frequency band.
Reason 2: Since the absorption loss of seawater increases with frequency, the propagation loss of high frequency increases as the propagation distance increases.
Therefore, a modulation method of a plurality of carriers (carrier waves) may be adopted, and the amount of data carried for each carrier may be adaptively changed according to the situation.

複数キャリアの変調方式としては、直交QAM、直交VSBが理論的に周波数利用効率のよい方式である。その他に、効率は少し低いが、直交しない通常の変調方式をスペクトラムが重ならない周波数分布により多チャンネル化して用いてもよい。高速伝送を目的とする場合には、周波数利用効率の高い直交QAM、直交VSBを用いるのが適当である。
直交QAMは、サンプル・レートfsに等しい周波数間隔で複数の搬送波を配置し、各搬送波では2つのサンプルを直交させて搬送する。1つの搬送波で搬送される2つのサンプルは、QAM変調されるため分離できる。他の搬送波で搬送されるサンプルとは、サンプル点において直交条件が満足されるため分離できる。
直交VSBは、サンプル・レートfsの2分の1に等しい周波数間隔で等間隔に複数の搬送波を配置し、各搬送波で1つのサンプルを搬送する。1つの搬送波で搬送されるサンプルはVSB変調される。他の搬送波で搬送されるサンプルとは、サンプル点において直交条件が満足されるため分離できる。各サンプルの占める周波数帯域は直交QAMより狭いが、周波数利用効率はほとんど同じである。
As the modulation schemes for multiple carriers, orthogonal QAM and orthogonal VSB are theoretically efficient frequency utilization schemes. In addition, an ordinary modulation method that is slightly less efficient but non-orthogonal may be used in a multi-channel manner with a frequency distribution in which the spectra do not overlap. For the purpose of high-speed transmission, it is appropriate to use orthogonal QAM and orthogonal VSB with high frequency utilization efficiency.
In orthogonal QAM, a plurality of carriers are arranged at a frequency interval equal to the sample rate fs, and two samples are orthogonally carried on each carrier. Two samples carried by one carrier can be separated because they are QAM modulated. It can be separated from samples carried by other carriers because the orthogonal condition is satisfied at the sample points.
The orthogonal VSB arranges a plurality of carriers at equal intervals with a frequency interval equal to one half of the sample rate fs, and carries one sample on each carrier. Samples carried on one carrier are VSB modulated. It can be separated from samples carried by other carriers because the orthogonal condition is satisfied at the sample points. The frequency band occupied by each sample is narrower than that of orthogonal QAM, but the frequency utilization efficiency is almost the same.

図10は、直交QAM、直交VSBの送信信号スペクトラムを示している。
ここで、搬送波の配置間隔Fsを狭くし、チャンネル数を大きくするとサンプルの間隔Tsample=1/fsが広くなり、1サンプルを伝送するために必要な時間幅が広がる。データ伝送を実現しようとする環境において、想定される利用時間T1’の最小値をT1minとすると、少なくとも
Tsample<T1min −−−−−−−−式(4)
は必要であり、実用的にはTsampleはT1min の数分の1であることが求められる。
試験送信工程S10と試験受信工程S20では、上記の多チャンネル信号のうち低速のチャンネルを選択し、そのチャンネルの1〜2サンプルを用いてもよい。
FIG. 10 shows transmission signal spectrums of orthogonal QAM and orthogonal VSB.
Here, when the carrier arrangement interval Fs is reduced and the number of channels is increased, the sample interval Tsample = 1 / fs is increased, and the time width required for transmitting one sample is increased. In an environment where data transmission is to be realized, assuming that the minimum value of the expected usage time T1 ′ is T1min, at least Tsample <T1min --------
Is necessary, and in practice, Tsample is required to be a fraction of T1min.
In the test transmission step S10 and the test reception step S20, a low-speed channel may be selected from the above multi-channel signals, and 1-2 samples of the channel may be used.

また、変調・復調方式にОFDM方式を選択した場合に、本番送信工程で複数のキャリア周波数のうち少なくとも一つを特定搬送波とし、特定搬送波の振幅値を一定の値に固定して送信し、本番受信工程で第二データ伝送装置が受信する特定搬送波の振幅値を基準振幅値として用いて複数の搬送波の各々の振幅から音響レベルの減衰の影響を除去してもよい。例えば、複数の搬送波の各々の振幅を基準振幅値で割る。
水中音響では、海水の塩分濃度や海面の波浪状況に影響され、音響レベルが減衰するので、この様にすると受信音響を復調してデータを得る際のエラーがすくなくなる。
また、本番送信工程で複数の搬送波のうちから2つの特定搬送波とし、2つの特定搬送波の振幅値を一定の値に固定して送信する。本番受信工程で2つの特定搬送数の振幅値を用いて搬送波毎の基準となる基準振幅値を生成し、その各々の基準振幅値で各々の搬送波の振幅から周波数毎の音響レベルの減衰の影響を除去してもよい。例えば、複数の搬送波の各々の振幅を周波数に対応する各々の基準振幅値で割る。
水中音響では、海水の塩分濃度や海面の波浪状況に影響され、音響レベルの減衰の程度が周波数毎に異なるので、この様にすると受信音響を復調してデータを得る際のエラーが少なくなる。
Also, when the OFDM system is selected as the modulation / demodulation system, at the actual transmission step, at least one of the plurality of carrier frequencies is set as a specific carrier, and the amplitude value of the specific carrier is fixed to a constant value and transmitted. The influence of the attenuation of the sound level may be removed from the amplitude of each of the plurality of carriers using the amplitude value of the specific carrier wave received by the second data transmission device as the reference amplitude value in the reception step. For example, the amplitude of each of the plurality of carrier waves is divided by the reference amplitude value.
Underwater acoustics are affected by the salinity of seawater and the state of waves on the sea surface, and the acoustic level is attenuated. In this way, errors in demodulating received acoustics and obtaining data are reduced.
In the actual transmission process, two specific carriers are selected from among a plurality of carriers, and the amplitude values of the two specific carriers are fixed to a constant value and transmitted. In the actual reception process, a reference amplitude value serving as a reference for each carrier wave is generated using the amplitude values of two specific carrier numbers, and the influence of sound level attenuation for each frequency from the amplitude of each carrier wave with each reference amplitude value. May be removed. For example, the amplitude of each of the plurality of carrier waves is divided by each reference amplitude value corresponding to the frequency.
Underwater acoustics are affected by the salinity of seawater and the state of ocean waves, and the degree of attenuation of the acoustic level differs from frequency to frequency. In this way, errors in demodulating received acoustics and obtaining data are reduced.

以下に、本発明の第二の実施形態に係る水中音響伝送装置1を、図を基に、説明する。
図11は、本発明の実施形態に係るデータ伝送装置の構成図その2である。
Below, the underwater acoustic transmission apparatus 1 which concerns on 2nd embodiment of this invention is demonstrated based on a figure.
FIG. 11 is a second configuration diagram of the data transmission apparatus according to the embodiment of the present invention.

水中音響伝送装置は、水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する装置であって、第一データ伝送装置10と第二データ伝送装置20とで構成される。
第一データ伝送装置10が第一点P1に位置し水中に音響を放射する複数の送波器を有し、複数の送波器の各々の共振周波数がОFDM方式の複数のキャリア周波数の各々の周波数に略一致する。
一般に、第一データ伝送装置10と第二データ伝送装置20とは、双方向に送信と受信をすることが可能であるので、同一の構成をもつ。第一データ伝送装置10と第二データ伝送装置20の構成を、第一データ伝送装置10の構成で説明する。
第一データ伝送装置10は、通信制御器11と変調器12と送信器13と送波器14と復調器15と受信器16と受波器17とで構成される。
通信制御器11と復調器15と受信器16と受波器17との構成は、本発明の第一の実施形態に係る水中音響伝送装置のものと同じなので、説明を省略する。
The underwater sound transmission device is a device that transmits data using underwater sound between a first point and a second point located in water, and includes a first data transmission device 10 and a second data transmission device 20. Composed.
The first data transmission apparatus 10 has a plurality of transmitters that are located at the first point P1 and radiates sound in water, and each of the plurality of transmitters has a resonance frequency of each of a plurality of OFDM system carrier frequencies. Approximate to the frequency.
In general, the first data transmission device 10 and the second data transmission device 20 can transmit and receive bidirectionally, and thus have the same configuration. The configuration of the first data transmission device 10 and the second data transmission device 20 will be described with the configuration of the first data transmission device 10.
The first data transmission device 10 includes a communication controller 11, a modulator 12, a transmitter 13, a transmitter 14, a demodulator 15, a receiver 16 and a receiver 17.
Since the configuration of the communication controller 11, the demodulator 15, the receiver 16, and the receiver 17 is the same as that of the underwater acoustic transmission apparatus according to the first embodiment of the present invention, the description thereof is omitted.

変調器12は、通信制御器11から与えられる伝送すべきデータを信号波形に変調する機器であり、N個の変調器12a、・・・・で構成される。
送信器13は、変調器12の出力を音響信号に変換する機器であり、プロジェクタと呼称され、N個の送信機13a・・・で構成される。
送波器14は、音響信号を変換し音響エネルギーを水中に放射する素子であり、N個の送波器14a・・・で構成される。
一般的に、送信器13と送波器14の組み合わせは、プロジェクタと呼称され、出力効率の高い共振周波数を持っている。
変調・復調方式が複数の搬送波C1、C2、C3、C4、C5(図10)を用いる方式である場合に、複数のプロジェクタの各々の共振周波数が、複数の搬送波の各々の搬送周波数に略一致させてもよい。例えば、第一送波器〜第五送波器14a〜14eの共振周波数が搬送波C1〜C5の搬送周波数に各々一致する。
一般的に、送波器は焼成して製造されるものであるので、その共振周波数を完全に希望する周波数に完ぺきに一致させることは困難であるので、複数のプロジェクタの各々の共振周波数と複数の搬送波の各々の搬送周波数とは、実用的な範囲で一致させる。
The modulator 12 is a device that modulates data to be transmitted provided from the communication controller 11 into a signal waveform, and includes N modulators 12a,.
The transmitter 13 is a device that converts the output of the modulator 12 into an acoustic signal, is called a projector, and is composed of N transmitters 13a.
The transmitter 14 is an element that converts an acoustic signal and radiates acoustic energy into the water, and includes N transmitters 14a.
In general, the combination of the transmitter 13 and the transmitter 14 is called a projector and has a resonance frequency with high output efficiency.
When the modulation / demodulation method uses a plurality of carrier waves C1, C2, C3, C4, and C5 (FIG. 10), the resonance frequencies of the plurality of projectors substantially coincide with the carrier frequencies of the plurality of carrier waves. You may let them. For example, the resonance frequencies of the first to fifth transmitters 14a to 14e respectively match the carrier frequencies of the carrier waves C1 to C5.
In general, since a transmitter is manufactured by firing, it is difficult to perfectly match the resonance frequency with a desired frequency. The carrier frequency of each carrier is matched within a practical range.

上述の実施形態の水中音響伝送方法と水中音響伝送装置とを用いれば、以下の効果を発揮する。
水中に位置する2点間で予め試験的にパルス状の試験送信をおこない、その試験受信音響から直接波の後の残響波のない時間長さを検出し、本番の送信において、その時間長さ内に納まるような信号長さを持つ送信音響にデータをのせて送信するので、受信された受信音響のなかでは、送信音響と残響波とが重ならず、受信音響から送信音響を容易に抽出でき、水中の2点間でエラーのすくない音響伝送をすることができる。
また、さらに受信音響の中から残響波のない次の時間帯をチェックし、最初の時間長さ内に納まるような信号長さを持つ送信音響と次の時間長さに納まる信号長さをもつ次の送信音響にデータをのせて送信するので、受信された受信音響のなかでは、送信音響と残響波とが重ならず、受信音響から送信音響を容易に抽出でき、水中の2点間でエラーのすくない音響伝送をすることができる。
また、本番の水中音響伝送にОFDM方式の変調・復調方式を用いるので、周波数利用率の高い水中音響伝送を実現できる。
また、本番の水中音響伝送にОFDM方式の変調・復調方式を用い、複数のシンボルを連ねて時間長さより短い送信音響を作り、送信するので、シンボルに残響波が重ならず、エラーがすくなく伝送効率のたかい水中音響伝送をすることができる。ここで、シンボルは、ОFDM方式でのデータのひとまとまりである。
また、所定の条件を満足した時に、試験送信工程と試験受信工程とを再度繰り返して試験受信音響を新たな試験受信音響で更新するので、海域の状況に適応した送信音響を送信でき、エラーがすくなく、伝送効率のよい水中音響伝送をすることができる。
また、所定の条件として、(1)水中での第一点の位置または第二点の位置が所定の範囲を超えて変化したとき、(2)本番受信工程でのデータの復調にエラー発生が増えたとき、(3)一定時間が経過したとき、等を選択することで、より適格に海域の状況に適応した送信音響を送信でき、エラーがすくなく、伝送効率のよい水中音響伝送をすることができる。
また、データ伝送装置に複数の送波器を設け、複数の送波器の共振周波数を複数の搬送波の各々の搬送周波数に略一致させたので、複数の周波数を用いる水中音響伝送をするのに、広い周波数帯域をより効率的に使用できる。
If the underwater acoustic transmission method and the underwater acoustic transmission apparatus of the above-described embodiment are used, the following effects are exhibited.
Test transmission in the form of a pulse between two points located in the water in advance, detect the time length without the reverberation wave after the direct wave from the test reception sound, the time length in the actual transmission Because the data is transmitted on the transmission sound with a signal length that fits within the transmission sound, the transmission sound and the reverberation wave do not overlap in the received reception sound, and the transmission sound is easily extracted from the reception sound. It is possible to transmit sound between two points in the water without error.
In addition, the next time zone without reverberation is checked from the received sound, and the transmitted sound has a signal length that fits within the first time length and the signal length that fits within the next time length. Since data is transmitted on the next transmitted sound, the transmitted sound and the reverberant wave do not overlap in the received received sound, and the transmitted sound can be easily extracted from the received sound. It is possible to transmit sound without error.
In addition, since the OFDM modulation / demodulation method is used for actual underwater acoustic transmission, underwater acoustic transmission with high frequency utilization can be realized.
In addition, the UFDM modulation / demodulation method is used for actual underwater acoustic transmission, and a plurality of symbols are connected to create and transmit transmission sound that is shorter than the time length, so that reverberant waves do not overlap the symbols and transmit without errors. Efficient underwater acoustic transmission is possible. Here, the symbol is a group of data in the OFDM system.
In addition, when the predetermined conditions are satisfied, the test transmission process and the test reception process are repeated again to update the test reception sound with a new test reception sound. Underwater acoustic transmission with little transmission efficiency is possible.
In addition, as predetermined conditions, (1) when the position of the first point or the second point in water changes beyond a predetermined range, (2) an error occurs in data demodulation in the actual reception process. When increased, (3) When a certain amount of time has passed, by selecting etc., it is possible to transmit transmission sound that is more appropriately adapted to the conditions of the sea area, to transmit underwater acoustic transmission with less transmission error and good transmission efficiency Can do.
In addition, since a plurality of transmitters are provided in the data transmission device and the resonance frequencies of the plurality of transmitters are substantially matched to the carrier frequencies of the plurality of carriers, underwater acoustic transmission using a plurality of frequencies is performed. Wide frequency band can be used more efficiently.

本発明は以上に述べた実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。
第一データ伝送装置が試験送信音響を送信し第二データ伝送装置が試験受信音響を受信する例で説明したがこれに限定されず、例えば第二データ伝送装置が試験送信音響を送信し第一データ伝送装置が試験受信音響を受信してもよいし、両方を繰り返しても良い。音響の進む方向を表す音線の経路は理論上可逆性を有しており、この様にしても特に問題は生じない。
第二データ伝送装置がパラメータを推定する例で説明したがこれに限定されず、例えば、第二データ伝送装置がパラメータを推定してもよいし、両方でパラメータを推定してもよい。
また、試験送信工程で送信する試験送信音響を、データ伝送装置のウエークアップ信号を兼ねたものとしてもよい。ウエークアップ信号は、データ伝送装置の電力消費を押さえるためにスリープ状態にあるデータ伝送装置を始動させるための信号である。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
Although the example in which the first data transmission device transmits the test transmission sound and the second data transmission device receives the test reception sound has been described, the present invention is not limited to this. For example, the second data transmission device transmits the test transmission sound and transmits the first test transmission sound. The data transmission device may receive the test reception sound, or both may be repeated. The sound ray path representing the direction in which the sound travels is theoretically reversible, and even in this way, no particular problem occurs.
Although the example in which the second data transmission apparatus estimates the parameters has been described, the present invention is not limited to this. For example, the second data transmission apparatus may estimate the parameters, or both may estimate the parameters.
The test transmission sound transmitted in the test transmission step may also serve as a wake-up signal for the data transmission apparatus. The wake-up signal is a signal for starting up the data transmission apparatus in the sleep state in order to suppress power consumption of the data transmission apparatus.

本発明の実施形態に係る水中音響伝送装置の構成図である。It is a block diagram of the underwater acoustic transmission apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るデータ伝送装置の構成図その1である。1 is a first configuration diagram of a data transmission apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態に係る水中音響伝送方法の音響伝搬図である。It is an acoustic propagation figure of the underwater acoustic transmission method concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る水中音響伝送方法の残響パターン図である。It is a reverberation pattern figure of the underwater acoustic transmission method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る水中音響伝送方法の利用時間の説明図である。It is explanatory drawing of the utilization time of the underwater acoustic transmission method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る水中音響伝送方法のフローチャート図である。It is a flowchart figure of the underwater acoustic transmission method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る水中音響伝送方法のシーケンス図である。It is a sequence diagram of the underwater acoustic transmission method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る水中音響伝送方法の音響チャート図その1である。It is the acoustic chart figure 1 of the underwater acoustic transmission method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る水中音響伝送方法の音響チャート図その2である。It is the acoustic chart figure 2 of the underwater acoustic transmission method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る水中音響伝送方法の周波数帯域図である。It is a frequency band figure of the underwater acoustic transmission method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るデータ伝送装置の構成図その2である。It is the block diagram 2 of the data transmission apparatus which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

S 海面
B 海底
P1 第一点
P2 第二点
U1 第一時間帯
U2 第二時間帯
Z0 直接伝搬路
Z1 海底・海面反射路
Z2 海底・海面反射路
Y0 試験送信音響
Y0’試験送信音響の直接波
Y1 残響波
Y2 残響波
YY 試験受信音響
YY’ 仮想受信音響
YY’’仮想受信音響
W0 第一送信音響
W01第二送信音響
WW 受信音響
W1 残響音響
W2 残響音響
C1 第一搬送波
C2 第二搬送波
C3 第三搬送波
C4 第四搬送波
C5 第五搬送波
Ts1 第一信号長さ
Ts2 第二信号長さ
Tn1 第一ガード時間
Tn2 第二ガード時間
T0 時間長さ
T1’利用時間
T1 第一時間長さ
10 第一データ伝送装置
11 通信制御器
12 変調器
13 送信器
14 送波器
14a 第一送波器
14b 第二送波器
14c 第三送波器
14d 第四送波器
14e 第五送波器
15 復調器
16 受信器
17 受波器
20 第二データ伝送装置
30 情報源
40 情報端末
S10 試験送信工程
S20 試験受信工程
S30 パラメータ決定工程
S31 パラメータ推定工程
S32 パラメータ送信工程
S33 ACK信号送信工程
S34 CОNFIRM信号送信工程
S40 本番送信工程
S50 本番受信工程
S60 試験伝送更新工程
S Sea surface B Sea floor P1 1st point P2 2nd point U1 1st time zone U2 2nd time zone Z0 Direct propagation path Z1 Sea floor / Sea surface reflection path Z2 Sea floor / Sea surface reflection path Y0 Test transmission sound Y0 'Test transmission sound direct wave Y1 reverberation wave Y2 reverberation wave YY test reception sound YY 'virtual reception sound YY''virtual reception sound W0 first transmission sound W01 second transmission sound WW reception sound W1 reverberation sound W2 reverberation sound C1 first carrier C2 second carrier C3 first Three carrier C4 Fourth carrier C5 Fifth carrier Ts1 First signal length Ts2 Second signal length Tn1 First guard time Tn2 Second guard time T0 Time length T1 ′ Usage time T1 First time length 10 First data Transmission device 11 Communication controller 12 Modulator 13 Transmitter 14 Transmitter 14a First transmitter 14b Second transmitter 14c Third transmitter 14d Fourth transmitter 1 4e Fifth transmitter 15 Demodulator 16 Receiver 17 Receiver 20 Second data transmission device 30 Information source 40 Information terminal S10 Test transmission step S20 Test reception step S30 Parameter determination step S31 Parameter estimation step S32 Parameter transmission step S33 ACK Signal transmission process S34 CONFIRM signal transmission process S40 Production transmission process S50 Production reception process S60 Test transmission update process

Claims (17)

水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送方法であって、
第一点と第二点のうちの一方でパルス状の試験送信音響を送信する試験送信工程と、
第一点と第二点のうちの他方で前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信する試験受信工程と、
第一点でデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信する本番送信工程と、
第二点で前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し該受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得る本番受信工程と、
を備え、
前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短
前記本番送信工程が第一点で前記第一送信音響を送信した後の第一ガード時間Tn1だけ経過後に次の前記第一送信音響を送信し、
前記第一ガード時間Tn1は試験受信音響を時間軸上で第一信号長さTs1だけ後方に移動しつつ重畳させて仮想受信音響を得て前記仮想受信音響において重畳された前記試験送信音響の直接波の後から残量波の音響レベルが音響レベルL1に減衰するまでの時間長さである、
ことを特徴とする水中音響伝送方法。
An underwater acoustic transmission method for transmitting data using underwater sound between a first point and a second point located in water,
A test transmission step of transmitting a pulsed test transmission sound at one of the first point and the second point;
A test reception step of receiving test reception sound generated by propagation of the test transmission sound in water at the other of the first point and the second point; and
A production transmission step of transmitting a first transmission sound obtained by modulating data at a first point and having a first signal length Ts1,
A second receiving step for receiving the reception sound generated by the first transmission sound propagating through the water, extracting the first transmission sound from the reception sound, and demodulating it to obtain data;
With
The first signal length Ts1 is a time length of a first time zone located between a direct wave of the test transmission sound and a reverberation wave that appears next to the direct wave on the time axis of the test reception sound. rather short than the first hour length T1,
The first transmission sound is transmitted after the first guard time Tn1 after the actual transmission step transmits the first transmission sound at the first point,
The first guard time Tn1 is obtained by superimposing the test reception sound while moving backward on the time axis by the first signal length Ts1 to obtain virtual reception sound, and directly applying the test transmission sound superimposed on the virtual reception sound. It is the length of time after the wave until the acoustic level of the residual wave attenuates to the acoustic level L1.
An underwater acoustic transmission method characterized by the above.
水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送方法であって、
第一点と第二点のうちの一方でパルス状の試験送信音響を送信する試験送信工程と、
第一点と第二点のうちの他方で前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信する試験受信工程と、
第一点でデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信する本番送信工程と、
第二点で前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し該受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得る本番受信工程と、
を備え、
前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短く、
前記本番送信工程が第一点で前記第一送信音響を送信した後の第一ガード時間Tn1だけ経過後にデータを変調して得られた第二信号長さTs2を持つ第二送信音響を送信し、
前記本番受信工程が第二点で前記第一送信音響と前記第二送信音響とが水中を伝搬して生じた受信音響を受信し該受信音響の中から前記第一送信音響と前記第二送信音響とを抽出し復調してデータを得て、
前記第二信号長さTs2が前記試験受信音響を時間軸上で第一信号長さTs1だけ後方に移動しつつ重畳させて得られた仮想受信音響において重畳された前記試験送信音響の直接波の後の前記第一ガード時間Tn1経過後に位置し音響レベルL1以下の音響レベルを維持する第二時間帯の時間長さである第二時間長さT2より短く、
前記音響レベルL1が第二点で前記受信音響からデータを復調可能なレベルである、
ことを特徴とする水中音響伝送方法。
An underwater acoustic transmission method for transmitting data using underwater sound between a first point and a second point located in water,
A test transmission step of transmitting a pulsed test transmission sound at one of the first point and the second point;
A test reception step of receiving test reception sound generated by propagation of the test transmission sound in water at the other of the first point and the second point; and
A production transmission step of transmitting a first transmission sound obtained by modulating data at a first point and having a first signal length Ts1,
A second receiving step for receiving the reception sound generated by the first transmission sound propagating through the water, extracting the first transmission sound from the reception sound, and demodulating it to obtain data;
With
The first signal length Ts1 is a time length of a first time zone located between a direct wave of the test transmission sound and a reverberation wave that appears next to the direct wave on the time axis of the test reception sound. Shorter than the first time length T1,
The second transmission sound having the second signal length Ts2 obtained by modulating the data after elapse of the first guard time Tn1 after the actual transmission step transmits the first transmission sound at the first point is transmitted. ,
The actual reception step is the second point, and the first transmission sound and the second transmission sound are received by receiving the reception sound generated by propagation of the first transmission sound and the second transmission sound in water. The sound is extracted and demodulated to obtain data,
The second signal length Ts2 is the direct wave of the test transmission sound superimposed on the virtual reception sound obtained by superimposing the test reception sound while moving the test reception sound backward by the first signal length Ts1 on the time axis. It is shorter than the second time length T2 that is the time length of the second time zone that is located after the elapse of the first guard time Tn1 and maintains the sound level equal to or lower than the sound level L1,
The sound level L1 is a level at which data can be demodulated from the received sound at a second point.
An underwater acoustic transmission method characterized by the above.
水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送方法であって、
第一点と第二点のうちの一方でパルス状の試験送信音響を送信する試験送信工程と、
第一点と第二点のうちの他方で前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信する試験受信工程と、
第一点でデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信する本番送信工程と、
第二点で前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し該受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得る本番受信工程と、
を備え、
前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短く、
変調・復調方式がОFDM方式であって、
前記第一時間幅Ts1が単位シンボルの時間長さTsの整数倍である、
ことを特徴とする水中音響伝送方法。
An underwater acoustic transmission method for transmitting data using underwater sound between a first point and a second point located in water,
A test transmission step of transmitting a pulsed test transmission sound at one of the first point and the second point;
A test reception step of receiving test reception sound generated by propagation of the test transmission sound in water at the other of the first point and the second point; and
A production transmission step of transmitting a first transmission sound obtained by modulating data at a first point and having a first signal length Ts1,
A second receiving step for receiving the reception sound generated by the first transmission sound propagating through the water, extracting the first transmission sound from the reception sound, and demodulating it to obtain data;
With
The first signal length Ts1 is a time length of a first time zone located between a direct wave of the test transmission sound and a reverberation wave that appears next to the direct wave on the time axis of the test reception sound. Shorter than the first time length T1,
Modulation / demodulation method is OFDM method,
The first time width Ts1 is an integral multiple of the unit symbol time length Ts.
An underwater acoustic transmission method characterized by the above.
水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送方法であって、
第一点と第二点のうちの一方でパルス状の試験送信音響を送信する試験送信工程と、
第一点と第二点のうちの他方で前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信する試験受信工程と、
第一点でデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信する本番送信工程と、
第二点で前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し該受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得る本番受信工程と、
を備え、
前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短く、
変調・復調方式がОFDM方式であって、
前記本番送信工程が送信する複数の搬送波のうち少なくとも一つを特定搬送波とし該特定搬送波の振幅値を一定の値に固定し、
前記本番受信工程が受信する前記特定搬送波の振幅値を基準振幅値として用いて複数の搬送波の各々の振幅から音響レベルの減衰の影響を除去する、
ことを特徴とする水中音響伝送方法。
An underwater acoustic transmission method for transmitting data using underwater sound between a first point and a second point located in water,
A test transmission step of transmitting a pulsed test transmission sound at one of the first point and the second point;
A test reception step of receiving test reception sound generated by propagation of the test transmission sound in water at the other of the first point and the second point; and
A production transmission step of transmitting a first transmission sound obtained by modulating data at a first point and having a first signal length Ts1,
A second receiving step for receiving the reception sound generated by the first transmission sound propagating through the water, extracting the first transmission sound from the reception sound, and demodulating it to obtain data;
With
The first signal length Ts1 is a time length of a first time zone located between a direct wave of the test transmission sound and a reverberation wave that appears next to the direct wave on the time axis of the test reception sound. Shorter than the first time length T1,
Modulation / demodulation method is OFDM method,
At least one of the plurality of carriers transmitted by the production transmission step is a specific carrier, and the amplitude value of the specific carrier is fixed to a constant value,
Using the amplitude value of the specific carrier wave received by the production reception step as a reference amplitude value to remove the influence of attenuation of the sound level from the amplitude of each of the plurality of carrier waves;
An underwater acoustic transmission method characterized by the above.
水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送方法であって、
第一点と第二点のうちの一方でパルス状の試験送信音響を送信する試験送信工程と、
第一点と第二点のうちの他方で前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信する試験受信工程と、
第一点でデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信する本番送信工程と、
第二点で前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し該受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得る本番受信工程と、
を備え、
前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短く、
水中での第一点の位置または第二点の位置が所定の範囲を超えて変化したときに、前記試験送信工程と前記試験受信工程とを再度実施して前記試験受信音響を新たな前記試験受信音響で更新する試験伝送更新工程を、
備えることを特徴とする水中音響伝送方法。
An underwater acoustic transmission method for transmitting data using underwater sound between a first point and a second point located in water,
A test transmission step of transmitting a pulsed test transmission sound at one of the first point and the second point;
A test reception step of receiving test reception sound generated by propagation of the test transmission sound in water at the other of the first point and the second point; and
A production transmission step of transmitting a first transmission sound obtained by modulating data at a first point and having a first signal length Ts1,
A second receiving step for receiving the reception sound generated by the first transmission sound propagating through the water, extracting the first transmission sound from the reception sound, and demodulating it to obtain data;
With
The first signal length Ts1 is a time length of a first time zone located between a direct wave of the test transmission sound and a reverberation wave that appears next to the direct wave on the time axis of the test reception sound. Shorter than the first time length T1,
When the position of the first point or the position of the second point in water changes beyond a predetermined range, the test transmission step and the test reception step are performed again to make the test reception sound a new one. The test transmission update process to update with received sound,
An underwater acoustic transmission method comprising:
水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送方法であって、
第一点と第二点のうちの一方でパルス状の試験送信音響を送信する試験送信工程と、
第一点と第二点のうちの他方で前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信する試験受信工程と、
第一点でデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信する本番送信工程と、
第二点で前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し該受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得る本番受信工程と、
を備え、
前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短く、
前記本番受信工程でのデータの復調にエラー発生が増えたときに、前記試験送信工程と前記試験受信工程とを再度実施して前記試験受信音響を新たな前記試験受信音響で更新する試験伝送更新工程を、
備えることを特徴とする水中音響伝送方法。
An underwater acoustic transmission method for transmitting data using underwater sound between a first point and a second point located in water,
A test transmission step of transmitting a pulsed test transmission sound at one of the first point and the second point;
A test reception step of receiving test reception sound generated by propagation of the test transmission sound in water at the other of the first point and the second point; and
A production transmission step of transmitting a first transmission sound obtained by modulating data at a first point and having a first signal length Ts1,
A second receiving step for receiving the reception sound generated by the first transmission sound propagating through the water, extracting the first transmission sound from the reception sound, and demodulating it to obtain data;
With
The first signal length Ts1 is a time length of a first time zone located between a direct wave of the test transmission sound and a reverberation wave that appears next to the direct wave on the time axis of the test reception sound. Shorter than the first time length T1,
Test transmission update for renewing the test reception sound with the new test reception sound by performing the test transmission step and the test reception step again when an error occurrence increases in the data demodulation in the actual reception step Process
An underwater acoustic transmission method comprising:
水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送装置であって、
第一点で水中音響を送信しまた受信することをできる第一データ伝送装置と、
第二点で水中音響を送信しまた受信することをできる第二データ伝送装置と、
を備え、
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの一方がパルス状の試験送信音響を送信し、
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの他方が前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信し、
第一データ伝送装置がデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信し、
第二データ伝送装置が前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し前記受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得て、
前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの一方が第一点で前記第一送信音響を送信した後の第一ガード時間Tn1だけ経過後に次の前記第一送信音響を送信し、
前記第一ガード時間Tn1は試験受信音響を時間軸上で第一信号長さTs1だけ後方に移動しつつ重畳させて仮想受信音響を得て前記仮想受信音響において重畳された前記試験送信音響の直接波の後から残量波の音響レベルが音響レベルL1に減衰するまでの時間長さである、
ことを特徴とする水中音響伝送装置。
An underwater acoustic transmission device that transmits data using underwater sound between a first point and a second point located in water,
A first data transmission device capable of transmitting and receiving underwater sound at a first point;
A second data transmission device capable of transmitting and receiving underwater sound at a second point;
With
One of the first data transmission device and the second data transmission device transmits a pulsed test transmission sound,
The other of the first data transmission device and the second data transmission device receives the test reception sound generated when the test transmission sound propagates in water,
The first data transmission device transmits a first transmission sound obtained by modulating data and having a first signal length Ts1,
The second data transmission device receives the reception sound generated by propagation of the first transmission sound in water, extracts the first transmission sound from the reception sound, demodulates to obtain data,
The first signal length Ts1 is a time length of a first time zone located between a direct wave of the test transmission sound and a reverberation wave that appears next to the direct wave on the time axis of the test reception sound. rather short than the first hour length T1,
One of the first data transmission device and the second data transmission device transmits the first transmission sound after the first guard time Tn1 after the first transmission sound is transmitted at the first point,
The first guard time Tn1 is obtained by superimposing the test reception sound while moving backward on the time axis by the first signal length Ts1 to obtain virtual reception sound, and directly applying the test transmission sound superimposed on the virtual reception sound. It is the length of time after the wave until the acoustic level of the residual wave attenuates to the acoustic level L1.
An underwater acoustic transmission device.
水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送装置であって、
第一点で水中音響を送信しまた受信することをできる第一データ伝送装置と、
第二点で水中音響を送信しまた受信することをできる第二データ伝送装置と、
を備え、
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの一方がパルス状の試験送信音響を送信し、
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの他方が前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信し、
第一データ伝送装置がデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信し、
第二データ伝送装置が前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し前記受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得て、
前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短く、
前記第一データ伝送装置が前記第一送信音響を送信した後の第一ガード時間Tn1だけ経過後にデータを変調して得られた第二信号長さTs2を持つ第二送信音響を送信し、
前記第二データ送信装置が前記第一送信音響と前記第二送信音響とが水中を伝搬して生じた受信音響を受信し該受信音響の中から前記第一送信音響と前記第二送信音響とを抽出し復調してデータを得て、
前記第二信号長さTs2が前記試験受信音響を時間軸上で第一信号長さTs1だけ後方に移動しつつ重畳させて得られた仮想受信音響において重畳された前記試験送信音響の直接波の後の前記第一ガード時間Tn1経過後に位置し音響レベルL1以下の音響レベルを維持する第二時間帯の時間長さである第二時間長さT2より短く、
前記音響レベルL1が第二点で前記受信音響からデータを復調可能なレベルである、
ことを特徴とする水中音響伝送装置。
An underwater acoustic transmission device that transmits data using underwater sound between a first point and a second point located in water,
A first data transmission device capable of transmitting and receiving underwater sound at a first point;
A second data transmission device capable of transmitting and receiving underwater sound at a second point;
With
One of the first data transmission device and the second data transmission device transmits a pulsed test transmission sound,
The other of the first data transmission device and the second data transmission device receives the test reception sound generated when the test transmission sound propagates in water,
The first data transmission device transmits a first transmission sound obtained by modulating data and having a first signal length Ts1,
The second data transmission device receives the reception sound generated by propagation of the first transmission sound in water, extracts the first transmission sound from the reception sound, demodulates to obtain data,
The first signal length Ts1 is a time length of a first time zone located between a direct wave of the test transmission sound and a reverberation wave that appears next to the direct wave on the time axis of the test reception sound. Shorter than the first time length T1,
Transmitting a second transmission sound having a second signal length Ts2 obtained by modulating data after elapse of a first guard time Tn1 after the first data transmission device transmits the first transmission sound;
The second data transmission device receives reception sound generated by propagation of the first transmission sound and the second transmission sound in water, and the first transmission sound and the second transmission sound are received from the reception sound. Is extracted and demodulated to obtain data,
The second signal length Ts2 is the direct wave of the test transmission sound superimposed on the virtual reception sound obtained by superimposing the test reception sound while moving the test reception sound backward by the first signal length Ts1 on the time axis. It is shorter than the second time length T2 that is the time length of the second time zone that is located after the elapse of the first guard time Tn1 and maintains the sound level equal to or lower than the sound level L1,
The sound level L1 is a level at which data can be demodulated from the received sound at a second point.
An underwater acoustic transmission device.
水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送装置であって、
第一点で水中音響を送信しまた受信することをできる第一データ伝送装置と、
第二点で水中音響を送信しまた受信することをできる第二データ伝送装置と、
を備え、
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの一方がパルス状の試験送信音響を送信し、
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの他方が前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信し、
第一データ伝送装置がデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信し、
第二データ伝送装置が前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し前記受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得て、
前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短く、
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置の変調・復調方式がОFDM方式であって、
前記第一時間幅Ts1が単位シンボルの時間長さTsの整数倍である、
ことを特徴とする水中音響伝送装置。
An underwater acoustic transmission device that transmits data using underwater sound between a first point and a second point located in water,
A first data transmission device capable of transmitting and receiving underwater sound at a first point;
A second data transmission device capable of transmitting and receiving underwater sound at a second point;
With
One of the first data transmission device and the second data transmission device transmits a pulsed test transmission sound,
The other of the first data transmission device and the second data transmission device receives the test reception sound generated when the test transmission sound propagates in water,
The first data transmission device transmits a first transmission sound obtained by modulating data and having a first signal length Ts1,
The second data transmission device receives the reception sound generated by propagation of the first transmission sound in water, extracts the first transmission sound from the reception sound, demodulates to obtain data,
The first signal length Ts1 is a time length of a first time zone located between a direct wave of the test transmission sound and a reverberation wave that appears next to the direct wave on the time axis of the test reception sound. Shorter than the first time length T1,
The modulation / demodulation method of the first data transmission device and the second data transmission device is the OFDM method,
The first time width Ts1 is an integral multiple of the unit symbol time length Ts.
An underwater acoustic transmission device.
水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送装置であって、
第一点で水中音響を送信しまた受信することをできる第一データ伝送装置と、
第二点で水中音響を送信しまた受信することをできる第二データ伝送装置と、
を備え、
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの一方がパルス状の試験送信音響を送信し、
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの他方が前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信し、
第一データ伝送装置がデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信し、
第二データ伝送装置が前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し前記受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得て、
前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短く、
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置の変調・復調方式がОFDM方式であって、
前記第一データ伝送装置が送信する複数の搬送波のうち少なくとも一つを特定搬送波とし該特定搬送波の振幅値を一定の値に固定し、
前記第二データ伝送装置が受信する前記特定搬送波の振幅値を基準振幅値として用いて複数の搬送波の各々の振幅から音響レベルの減衰の影響を除去する、
ことを特徴とする水中音響伝送装置。
An underwater acoustic transmission device that transmits data using underwater sound between a first point and a second point located in water,
A first data transmission device capable of transmitting and receiving underwater sound at a first point;
A second data transmission device capable of transmitting and receiving underwater sound at a second point;
With
One of the first data transmission device and the second data transmission device transmits a pulsed test transmission sound,
The other of the first data transmission device and the second data transmission device receives the test reception sound generated when the test transmission sound propagates in water,
The first data transmission device transmits a first transmission sound obtained by modulating data and having a first signal length Ts1,
The second data transmission device receives the reception sound generated by propagation of the first transmission sound in water, extracts the first transmission sound from the reception sound, demodulates to obtain data,
The first signal length Ts1 is a time length of a first time zone located between a direct wave of the test transmission sound and a reverberation wave that appears next to the direct wave on the time axis of the test reception sound. Shorter than the first time length T1,
The modulation / demodulation method of the first data transmission device and the second data transmission device is the OFDM method,
The at least one of the plurality of carriers transmitted by the first data transmission device is a specific carrier, and the amplitude value of the specific carrier is fixed to a constant value,
Using the amplitude value of the specific carrier received by the second data transmission device as a reference amplitude value, the influence of attenuation of the sound level is removed from the amplitude of each of the plurality of carriers.
An underwater acoustic transmission device.
水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送装置であって、
第一点で水中音響を送信しまた受信することをできる第一データ伝送装置と、
第二点で水中音響を送信しまた受信することをできる第二データ伝送装置と、
を備え、
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの一方がパルス状の試験送信音響を送信し、
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの他方が前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信し、
第一データ伝送装置がデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信し、
第二データ伝送装置が前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し前記受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得て、
前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短く、
水中での第一点の位置または第二点の位置が所定の範囲を超えて変化したときに、
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの一方がパルス状の試験送信音響を再度送信し、
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの他方が前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を再度受信し、
前記試験受信音響を新たな前記試験受信音響で更新する、
ことを特徴とする水中音響伝送装置。
An underwater acoustic transmission device that transmits data using underwater sound between a first point and a second point located in water,
A first data transmission device capable of transmitting and receiving underwater sound at a first point;
A second data transmission device capable of transmitting and receiving underwater sound at a second point;
With
One of the first data transmission device and the second data transmission device transmits a pulsed test transmission sound,
The other of the first data transmission device and the second data transmission device receives the test reception sound generated when the test transmission sound propagates in water,
The first data transmission device transmits a first transmission sound obtained by modulating data and having a first signal length Ts1,
The second data transmission device receives the reception sound generated by propagation of the first transmission sound in water, extracts the first transmission sound from the reception sound, demodulates to obtain data,
The first signal length Ts1 is a time length of a first time zone located between a direct wave of the test transmission sound and a reverberation wave that appears next to the direct wave on the time axis of the test reception sound. Shorter than the first time length T1,
When the position of the first point or the second point in water changes beyond a predetermined range,
One of the first data transmission device and the second data transmission device transmits the pulsed test transmission sound again,
The other of the first data transmission device and the second data transmission device receives again the test reception sound generated when the test transmission sound propagates in water,
Updating the test reception sound with the new test reception sound;
An underwater acoustic transmission device.
水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送装置であって、
第一点で水中音響を送信しまた受信することをできる第一データ伝送装置と、
第二点で水中音響を送信しまた受信することをできる第二データ伝送装置と、
を備え、
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの一方がパルス状の試験送信音響を送信し、
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの他方が前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信し、
第一データ伝送装置がデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信し、
第二データ伝送装置が前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し前記受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得て、
前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短く、
前記本番受信工程でのデータの復調にエラー発生が増えたときに、
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの一方がパルス状の試験送信音響を再度送信し、
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの他方が前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を再度受信し、
前記試験受信音響を新たな前記試験受信音響で更新する、
備ことを特徴とする水中音響伝送装置。
An underwater acoustic transmission device that transmits data using underwater sound between a first point and a second point located in water,
A first data transmission device capable of transmitting and receiving underwater sound at a first point;
A second data transmission device capable of transmitting and receiving underwater sound at a second point;
With
One of the first data transmission device and the second data transmission device transmits a pulsed test transmission sound,
The other of the first data transmission device and the second data transmission device receives the test reception sound generated when the test transmission sound propagates in water,
The first data transmission device transmits a first transmission sound obtained by modulating data and having a first signal length Ts1,
The second data transmission device receives the reception sound generated by propagation of the first transmission sound in water, extracts the first transmission sound from the reception sound, demodulates to obtain data,
The first signal length Ts1 is a time length of a first time zone located between a direct wave of the test transmission sound and a reverberation wave that appears next to the direct wave on the time axis of the test reception sound. Shorter than the first time length T1,
When the occurrence of errors increases in data demodulation in the actual reception process,
One of the first data transmission device and the second data transmission device transmits the pulsed test transmission sound again,
The other of the first data transmission device and the second data transmission device receives again the test reception sound generated when the test transmission sound propagates in water,
Updating the test reception sound with the new test reception sound;
An underwater acoustic transmission device characterized by that.
水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送装置であって、
第一点で水中音響を送信しまた受信することをできる第一データ伝送装置と、
第二点で水中音響を送信しまた受信することをできる第二データ伝送装置と、
を備え、
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの一方がパルス状の試験送信音響を送信し、
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの他方が前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信し、
第一データ伝送装置がデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信し、
第二データ伝送装置が前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し前記受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得て、
前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短く、
第一伝送装置と第二伝送装置の変調・復調方式が複数の搬送波を用いる方式であって、
前記第一データ伝送装置が第一点に位置し水中に音響を放射する複数の送波器を有し、
複数の前記送波器の各々の共振周波数が複数の前記搬送波の各々の周波数に略一致する、
ことを特徴とする水中音響伝送装置。
An underwater acoustic transmission device that transmits data using underwater sound between a first point and a second point located in water,
A first data transmission device capable of transmitting and receiving underwater sound at a first point;
A second data transmission device capable of transmitting and receiving underwater sound at a second point;
With
One of the first data transmission device and the second data transmission device transmits a pulsed test transmission sound,
The other of the first data transmission device and the second data transmission device receives the test reception sound generated when the test transmission sound propagates in water,
The first data transmission device transmits a first transmission sound obtained by modulating data and having a first signal length Ts1,
The second data transmission device receives the reception sound generated by propagation of the first transmission sound in water, extracts the first transmission sound from the reception sound, demodulates to obtain data,
The first signal length Ts1 is a time length of a first time zone located between a direct wave of the test transmission sound and a reverberation wave that appears next to the direct wave on the time axis of the test reception sound. Shorter than the first time length T1,
The modulation / demodulation method of the first transmission device and the second transmission device is a method using a plurality of carrier waves,
The first data transmission device has a plurality of transmitters located at a first point and radiating sound in water,
The resonance frequency of each of the plurality of transmitters substantially matches the frequency of each of the plurality of carriers.
An underwater acoustic transmission device.
水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送方法であって、An underwater acoustic transmission method for transmitting data using underwater sound between a first point and a second point located in water,
第一点と第二点のうちの一方でパルス状の試験送信音響を送信する試験送信工程と、A test transmission step of transmitting a pulsed test transmission sound at one of the first point and the second point;
第一点と第二点のうちの他方で前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信する試験受信工程と、A test reception step of receiving a test reception sound generated by propagation of the test transmission sound in water at the other of the first point and the second point; and
第一点でデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信する本番送信工程と、A production transmission step of transmitting a first transmission sound obtained by modulating data at a first point and having a first signal length Ts1,
第二点で前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し該受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得る本番受信工程と、A second receiving step for receiving the reception sound generated by the first transmission sound propagating through the water, extracting the first transmission sound from the reception sound, and demodulating it to obtain data;
を備え、With
前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短く、The first signal length Ts1 is a time length of a first time zone located between a direct wave of the test transmission sound and a reverberation wave that appears next to the direct wave on the time axis of the test reception sound. Shorter than the first time length T1,
前記本番送信工程で複数の搬送波のうちから2つの特定搬送波を特定して2つの前記特定搬送波の振幅幅を一定の値に固定して送信し、In the actual transmission step, two specific carriers are specified from a plurality of carriers, and the amplitude width of the two specific carriers is fixed to a certain value and transmitted.
前記本番受信工程で2つの前記特定搬送波の振幅幅を用いて搬送波毎の基準となる基準振幅幅を生成してその各々の前記基準振幅値で各々の搬送波の振幅から周波数毎の音響レベルの減衰の影響を除去する、In the actual reception step, a reference amplitude width serving as a reference for each carrier wave is generated using the amplitude widths of the two specific carrier waves, and the sound level is attenuated for each frequency from the amplitude of each carrier wave with each of the reference amplitude values. To eliminate the effects of
ことを特徴とする水中音響伝送装置。An underwater acoustic transmission device.
水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送方法であって、An underwater acoustic transmission method for transmitting data using underwater sound between a first point and a second point located in water,
第一点と第二点のうちの一方でパルス状の試験送信音響を送信する試験送信工程と、A test transmission step of transmitting a pulsed test transmission sound at one of the first point and the second point;
第一点と第二点のうちの他方で前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信する試験受信工程と、A test reception step of receiving test reception sound generated by propagation of the test transmission sound in water at the other of the first point and the second point; and
第一点でデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信する本番送信工程と、A production transmission step of transmitting a first transmission sound obtained by modulating data at a first point and having a first signal length Ts1,
第二点で前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し該受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得る本番受信工程と、A second receiving step for receiving the reception sound generated by the first transmission sound propagating through the water, extracting the first transmission sound from the reception sound, and demodulating it to obtain data;
を備え、With
前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短く、The first signal length Ts1 is a time length of a first time zone located between a direct wave of the test transmission sound and a reverberation wave that appears next to the direct wave on the time axis of the test reception sound. Shorter than the first time length T1,
前記試験送信工程で送信する前記試験送信音響をウエークアップ信号を兼ねたものとし、The test transmission sound transmitted in the test transmission step also serves as a wake-up signal,
前記ウエークアップ信号はデータを送信をするデータ送信装置の電力消費を押さえるためにスリープ状態にある前記データ送信装置を始動させるための信号である、The wake-up signal is a signal for starting the data transmission device in a sleep state in order to suppress power consumption of the data transmission device that transmits data.
ことを特徴とする水中音響伝送装置。An underwater acoustic transmission device.
水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送装置であって、An underwater acoustic transmission device that transmits data using underwater sound between a first point and a second point located in water,
第一点で水中音響を送信しまた受信することをできる第一データ伝送装置と、A first data transmission device capable of transmitting and receiving underwater sound at a first point;
第二点で水中音響を送信しまた受信することをできる第二データ伝送装置と、A second data transmission device capable of transmitting and receiving underwater sound at a second point;
を備え、With
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの一方がパルス状の試験送信音響を送信し、One of the first data transmission device and the second data transmission device transmits a pulsed test transmission sound,
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの他方が前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信し、The other of the first data transmission device and the second data transmission device receives the test reception sound generated when the test transmission sound propagates in water,
第一データ伝送装置がデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信し、The first data transmission device transmits a first transmission sound obtained by modulating data and having a first signal length Ts1,
第二データ伝送装置が前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し前記受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得て、The second data transmission device receives the reception sound generated by propagation of the first transmission sound in water, extracts the first transmission sound from the reception sound, demodulates to obtain data,
前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短く、The first signal length Ts1 is a time length of a first time zone located between a direct wave of the test transmission sound and a reverberation wave that appears next to the direct wave on the time axis of the test reception sound. Shorter than the first time length T1,
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの一方が複数の搬送波のうちから2つの特定搬送波を特定して2つの前記特定搬送波の振幅幅を一定の値に固定して送信し、One of the first data transmission device and the second data transmission device specifies two specific carriers from a plurality of carriers, and transmits the fixed width of the two specific carriers to a fixed value,
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの他方が2つの前記特定搬送波の振幅幅を用いて搬送波毎の基準となる基準振幅幅を生成してその各々の前記基準振幅値で各々の搬送波の振幅から周波数毎の音響レベルの減衰の影響を除去する、The other of the first data transmission device and the second data transmission device generates a reference amplitude width that is a reference for each carrier using the amplitude widths of the two specific carriers, and each of the reference amplitude values is used for each of the reference amplitude values. Remove the effect of attenuation of sound level for each frequency from the amplitude of the carrier,
ことを特徴とする水中音響伝送装置。An underwater acoustic transmission device.
水中に位置する第一点と第二点との間で水中音響を用いてデータを伝送する水中音響伝送装置であって、An underwater acoustic transmission device that transmits data using underwater sound between a first point and a second point located in water,
第一点で水中音響を送信しまた受信することをできる第一データ伝送装置と、A first data transmission device capable of transmitting and receiving underwater sound at a first point;
第二点で水中音響を送信しまた受信することをできる第二データ伝送装置と、A second data transmission device capable of transmitting and receiving underwater sound at a second point;
を備え、With
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの一方がパルス状の試験送信音響を送信し、One of the first data transmission device and the second data transmission device transmits a pulsed test transmission sound,
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの他方が前記試験送信音響が水中を伝搬して生じた試験受信音響を受信し、The other of the first data transmission device and the second data transmission device receives the test reception sound generated when the test transmission sound propagates in water,
第一データ伝送装置がデータを変調して得られて第一信号長さTs1を持つ第一送信音響を送信し、The first data transmission device transmits a first transmission sound obtained by modulating data and having a first signal length Ts1,
第二データ伝送装置が前記第一送信音響が水中を伝搬して生じた受信音響を受信し前記受信音響の中から前記第一送信音響を抽出し復調してデータを得て、The second data transmission device receives the reception sound generated by propagation of the first transmission sound in water, extracts the first transmission sound from the reception sound, demodulates to obtain data,
前記第一信号長さTs1が前記試験受信音響の時間軸上で前記試験送信音響の直接波と該直接波の次に現れる残響波との間に位置する第一時間帯の時間長さである第一時間長さT1より短く、The first signal length Ts1 is a time length of a first time zone located between a direct wave of the test transmission sound and a reverberation wave that appears next to the direct wave on the time axis of the test reception sound. Shorter than the first time length T1,
第一データ伝送装置と第二データ伝送装置のうちの一方が送信する前記試験送信音響をウエークアップ信号を兼ねたものとし、The test transmission sound transmitted by one of the first data transmission device and the second data transmission device also serves as a wake-up signal,
前記ウエークアップ信号はデータを送信をするデータ送信装置の電力消費を押さえるためにスリープ状態にある前記データ送信装置を始動させるための信号である、The wake-up signal is a signal for starting the data transmission device in a sleep state in order to suppress power consumption of the data transmission device that transmits data.
ことを特徴とする水中音響伝送装置。An underwater acoustic transmission device.
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