麻省理工的无线通讯研究突破水空屏障学术资讯

▲麻省理工学院的研究人员开发了名为TARF的通信系统，有望突破水-空屏障。

由于水下传感器和陆地传感器使用的无线信号不同（只能在各自的介质中工作），因此两种传感器之间无法共享数据（“水空屏障”）。这导致无线通讯在诸多领域的应用效率比较低下。本周在美国计算机协会数据通信专业组（SIGCOMM）的会议上发布的论文称，美国麻省理工学院（MIT）的研究人员设计的一种系统（TARF），以一种新颖的方式解决了这一难题：声波辐射器将声纳信号定向发射至水面，激发与0和1相对应的微小振动。随后，海面上的高度敏感接收器读取这些微小的振动并对声纳信号进行解码。MIT的这项研究成果，为解决不同媒介中通讯设备之间的直接数据传输问题提供了借鉴。

论文作者、MIT助理教授、研究领导者法德尔•阿迪布（Fadel Adib）说：“水空屏障一直是无线通信领域的一个巨大阻碍。我们的想法是，将这个阻碍转化为通信的媒介。TARF系统的发展虽然仍处于早期阶段，但这不妨碍它成为通信技术史上的里程碑式成果。它可能会开启全新的水-空通信时代。采用TARF系统，潜艇可以直接在水下与飞机进行通信，从而避免暴露其位置。监测海洋生物的水下无人机也无需反复上浮，可直接在水下向研究人员发送数据。此外，TARF系统还有助于搜寻失事坠海的飞机。”

TARF系统包含声波辐射器和新型超高频雷达等设备。声波辐射器使用标准声学扬声器发送声纳信号，信号以不同频率的压力波（对应不同的数据位）形式传播。当信号到达水面时，会在水面激发微小的波纹，其高度与频率相对应。为了获得较高的数据速率，该系统还采用了正交频分复使用的调制方案，以同时传输多个频率。水面上方的超高频雷达可在30~300千兆赫（5G无线网络频段）的频率区间处理接收到的信号。

海洋巨大的面积和复杂的波浪条件是TARF系统面临的关键难题。研究人员采用特殊的反射技术帮助雷达监测海面，并开发了一种复杂的信号处理算法排除海洋自然波的干扰。研究人员在MIT实验室中对TARF系统进行了约500次测试，TARF大多数情况下均准确解码了数据。接下来，研究人员将对TARF系统进行改进，以使其适应更恶劣的工作条件。此外，研究人员还希望让装备了TARF系统的飞行器在快速飞行过程中也能持续接收和解码声呐信号。

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编译：雷鑫宇审稿：alone 责编：张梦

原文链接：https://techxplore.com/news/2018-08-wireless-water-air-barrier.html