水声通信技术与网络研究进展
水声通信技术研究进展与技术水平现状
水声通信技术研究进展与技术水平现状摘要：人类对海洋的深入探索和利用推动了水声通信技术的快速发展,特别是最近二十年,水声通信技术水平大幅提高,技术发展也呈现了一些新的趋势。
本文综合国内外最新发表的学术论文与实验结果,梳理了水声通信技术发展历程以及未来趋势,重点在调制方式、编码方法等方面总结出当前水声通信领域的前沿研究方向。
在此基础上,本文归纳得出当前水声通信科研实验水平和商用系统性能的上界,这对于衡量水声通信技术的发展水平具有一定的参考意义。
关键词：水声通信;单载波调制;多载波调制;信道编码1 引言人类的海洋活动日益增多,对水下信息传输提出更多更高的需求。
水下无线通信技术的发展推动了人类海洋活动模式的演进与变革,应当引起足够重视。
声波是水下无线通信首选的信息载体,水声通信一般是指水下的移动体与固定体之间,或者移动体相互之间通过声波信道进行的通信。
水声信道特性十分复杂,一般来讲具有多途、频散、环境噪声高、信道带宽窄、多普勒频移大等特点。
特别是海洋中存在各种时间和空间尺度的海洋动力过程,引起了水体的非均匀性,加之海面的随机波动性和海底的不平整性等因素,均会对水中的声波传播造成影响,因此水声信道存在显著的空间差异和时间起伏,这会严重影响到水声通信设备对信号的可靠检测和解码,实现稳健水声通信的难度很大。
近二十年来,研究人员在认知水声传播规律和信道特性、提高水声通信速率和距离、对抗信道衰落和起伏等方面进行了大量的研究探索;同时,得益于信号处理理论技术的突破和计算机性能的跃升,联合均衡译码[1-2]、近香农限信道编译码、多载波调制[3]、多输入多输出[4]等一系列先进的通信信号处理技术先后涌现并得以引入到水声通信领域,取得了许多性能优异的实验结果,部分技术已经开始转入工程化应用。
本文将按以下结构对当前水声通信的技术水平与技术发展趋势进行梳理:第2节,简要梳理水声通信技术发展脉络,并重点介绍当前水声通信的几个研究热点和最新进展情况。
水下声学通信技术的最新进展与挑战
水下声学通信技术的最新进展与挑战一、水下声学通信技术的概述水下声学通信技术是一种利用声波传递信息的通信方式，它在水下环境中具有重要的应用价值，例如海洋勘探、海洋生态监测、深海科学探索等。
与地球表面的无线电频谱相比，水下信号传输更加复杂，因为水下环境的传播信道是非线性的、时间变化的和高度折射的。
因此，水下声学通信技术的设计和优化需要研究水下信号传输中的各种物理特性和环境影响。
二、水下声学通信技术的最新进展1. 大数据和深度学习应用在水下声学通信技术中，大数据和深度学习的应用已经开始得到广泛关注。
大数据可以提供大量的信号数据，这些数据可以被用于分析声波传输中的特性和优化算法的设计。
此外，深度学习技术可以识别信号的来源和内容，加速声波信号的解调和解码过程。
2. 智能化处理技术现代声学传感器技术可以通过对信号处理的智能化来提高通信系统的性能。
智能化处理技术能够通过对信号的自适应处理实现对多种不同信道和复杂环境条件的适应，并具有更高的抗干扰能力和可靠性。
例如，自适应均衡器和自适应具有噪声消除功能的滤波器等技术都已经开始得到广泛的应用。
3. 数字信号处理技术数字信号处理技术可以有效地提高信号传输的可靠性和信息传输速率，并且数字信号处理器功耗非常低，易于集成到硬件系统中。
因此，数字信号处理技术在水下声学通信技术中得到了广泛的应用。
例如，自适应均衡器、滤波器、时序和频率同步系统等数字信号处理技术的应用已经成为水下声学通信性能改进的重要途径之一。
三、水下声学通信技术所面临的挑战1. 多径干扰和折射损失水下环境中信号的传播被多条声波路径所影响，同时也面临着折射、反射和散射现象，因此这会导致信号干扰和折射损失的问题。
在过去的研究中，这些问题一直都是水下声学通信技术所面临的最大挑战之一。
2. 能源受限问题由于水下环境的复杂性，水下声学通信设备需要运行很长时间来进行数据传输和处理，但是水下设备的能量来源通常非常有限。
因此，如何提高水下声学通信设备的能源效率，使其在能源极度受限的环境中正常运行，也是水下声学通信技术所面临的重要挑战。
水声通信技术研究进展及应用
水声通信技术研究进展及应用摘要：水声通信是当前唯一可在水下进行远程信息传输的通信形式，由于其在民用和军事上都有重大意义，水声通信的研究一直是国内外研究的热点。
文章介绍了水声通信的历史，分析了水声通信发展的关键技术，讨论了水声信道的特点、系统组成和国内外的发展现状。
最后对未来的水声通信技术作了预测。
关键词：水声通信，通信信道，声纳，正交频分复用，声纳信号处理1 引言当今世界已进入了飞速发展的信息时代，通信是这一进程中发展最为迅速、进歩最快的行业。
陆地和空中通信领域包括的两个最积极、最活跃和发展最快的分支--Internet网和移动通信网日臻完善，而海中通信的发展刚刚崭露头角。
有缆方式的信息传输由于目标活动范围受限制、通信缆道的安装和维护费用高昂以及对其他海洋活动（如正常航运）可能存在影响等缺点，极大地限制了它在海洋环境中的应用。
另外由于在浑浊、含盐的海水中，光波、电磁波的传播衰减都非常大，即使是衰减最小的蓝绿光的衰减也达到了40dB/km，因而它们在海水中的传播距离十分有限，远不能满足人类海洋活动的需要。
在非常低的频率（200Hz以下），声波在海洋中却能传播几百公里，即使20 Hz的声波在水中的衰减也只有2—3dB/km，因此水下通信一般都使用声波来进行通信。
而在这个频率范围内，声波在水中（包括海水）的衰减与频率的平方成正比，声波的这个特性导致了水下声信道是带宽受限的。
采用声波作为信息传送的载体是目前海中实现中、远距离无线通信的唯一手段。
海洋水下信道是一个极其复杂的时间-空间-频率变化、强多径干扰、有限频带和高噪声的信道，这是至今还存在的难度最大的无线通信信道。
研究水声通信必须综合物理海洋学、声学、电子技术和信号处理等多种学科和技术的知识，现在水声通信的研究已经成为各国科学和工程技术人员研究的热点之一。
另外，海洋声学技术尤其是水声通信技术是国际发达国家对我国实行封锁的领域，因此研制具有自主知识产权的水声通信技术意义深远。
水声通信实验技术及其应用研究
水声通信实验技术及其应用研究水声通信是一种利用水中的声波传播信息的通信技术。
它是一种浸泡在水中的设备通过声波进行数据传输的技术，广泛应用于水下勘探、海洋观测以及海底资源开发等领域。
本文将对水声通信实验技术及其应用进行研究。
水声通信技术利用声波在水中传播的特性，通过声音的频率、振幅来实现信号的传输。
在水中，声波的传播速度较快，衰减较小，而且水声信道的噪声相对较低，使得水声通信成为了水下通信的重要手段。
为了研究水声通信技术的可行性和性能，人们进行了一系列的实验。
首先，通过设计实验设备，人们可以模拟水下通信环境进行测试。
在实验中，一个发射器将需要传输的信息转换为声波信号并发送到水中。
接收器则接收到信号并转换为可读的信息。
通过调整声波的频率、振幅和编码方式，可以实现不同的传输效果。
实验中还可以测量声波在水中的传播速度和衰减情况，从而更好地理解水声通信技术的特点和限制。
水声通信技术的应用非常广泛。
首先，它在水下勘探中起到了重要作用。
通过水声通信技术，研究人员可以实时传输水下勘探装置收集到的数据，实现对海洋资源的探测和监测。
同时，水声通信技术还可以用于海底资源的开发。
比如，在石油钻探中，水声通信可以实现井下设备和地面指挥中心之间的数据传输，以及井下设备之间的联网。
此外，水声通信技术在海洋观测中也有重要应用。
例如，水声浮标可以通过水声通信技术将海洋中的观测数据传输回地面实验室，供研究人员进行分析和研究。
同时，水声通信技术还可以用于海底地震监测。
通过在海底布设水声传感器网络，可以实时监测海底地震活动，提前预警并防范海啸等自然灾害。
此外，水声通信技术还有一些特殊的应用。
比如，在水下考古中，研究人员可以利用水声通信技术对沉船或古代遗迹进行定位和勘测。
另外，在水下潜艇通信中，水声通信技术也扮演着重要角色。
通过潜艇发出声波信号，可以与海上指挥中心进行无线通信，实现沟通和指挥。
总体而言，水声通信技术是一种在水下进行通信的重要手段。
新型无线水声通信技术研究
新型无线水声通信技术研究随着科技的不断进步和发展，各种新型技术也应运而生。
在通信领域中，无线通信技术受到越来越多的关注和重视。
而在无线通信技术中，水声通信技术也同样备受关注。
新型的无线水声通信技术是什么？该技术具有哪些特点？又在哪些领域有应用前景？新型无线水声通信技术简介水声是物理学中的一种声波，可在水中传播。
无线水声通信技术，是利用水声传播的性质，实现两端的数据交流的通信技术。
不同于传统的有线通信技术，无线水声通信技术不需要通过网络连接，具有独特的优势。
传统的水声通信技术主要应用于海洋和湖泊等水域环境下。
而新型的无线水声通信技术，可适用于更广泛的领域，如水下沉船探测、水下生态监测、水面下的管道监测等。
同时，无线水声通信技术也逐渐应用于海上船舶通信和海底查找与探测。
新型无线水声通信技术的特点新型无线水声通信技术的主要特点，是其具有较高的数据传输速率和更广阔的覆盖范围。
无线水声通信技术可以通过合理的信号设计、编解码、多址技术等手段，提高数据传输速率和传输距离。
同时，由于水声传输特性的局限性，水声通信技术通常较难实现双向通信，难以应用于即时性传输数据等领域。
但是新型无线水声通信技术，可以通过信号处理、信噪比优化和编码解码技术等手段，大幅度提高水声通信的可靠性和抗干扰性。
此外，新型无线水声通信技术还具备隐蔽性和不容易遭到干扰的特点。
无线水声通信技术往往需要具备一定的水声功率和发送指向性，才能实现信息传输。
但由于水声通信技术的传输距离较短，且在水下环境中，干扰信号较少，使得无线水声通信技术具有很好的保密性和信号安全性。
这也是无线水声通信技术在一些特殊领域得到广泛应用的原因之一。
新型无线水声通信技术在海洋领域的应用海洋是地球表面上最广袤、最神秘的生态区，也是地球重要的自然资源库。
然而，由于海洋环境的特殊性，如水温、水压、盐度等环境因素的干扰，目前海洋资源的开发和利用仍具有相当大的挑战。
同时，在海洋科学研究和海上交通等领域中，也存在着通信和信息传输方面的问题。
电子信息工程中的水声通信技术研究
电子信息工程中的水声通信技术研究随着科技的不断发展，电子信息工程领域涌现出了许多令人瞩目的技术，其中水声通信技术无疑是其中之一。
水声通信技术利用水作为传输介质，通过声波的传播实现信息的传递。
它在海洋勘探、水下通信等领域具有广泛的应用前景。
首先，水声通信技术在海洋勘探领域具有重要意义。
海洋是地球上最神秘的领域之一，其深厚的秘密令人着迷。
然而，海洋的深度和广阔性给海洋勘探带来了巨大的挑战。
传统的海洋勘探手段往往受限于水下环境的复杂性，无法实现高效的数据传输。
而水声通信技术的出现为海洋勘探带来了新的希望。
通过水声通信技术，科学家们可以远程操控水下机器人，收集海洋数据，并实时传输到岸上的数据中心。
这样，海洋勘探的效率和准确性将大大提高，为人类更好地了解海洋提供了有力的支持。
其次，水声通信技术在水下通信领域也有着广泛的应用。
水下通信是指在水下环境中实现信息传递的技术。
与陆地通信相比，水下通信面临着更大的挑战，因为水的介质性质使得声波传播的速度较慢，信号衰减较大。
然而，水声通信技术的出现为水下通信带来了新的突破。
通过优化传输协议、改进编码算法等手段，科学家们成功地提高了水声通信的传输速率和可靠性。
这使得水下通信在海底油气开发、海底资源勘探等领域得到了广泛应用。
水声通信技术的应用不仅使得水下通信更加高效和可靠，还为人类开拓了更广阔的水下世界。
此外，水声通信技术在环境监测和灾害预警方面也发挥着重要作用。
水声通信技术可以实时监测海洋环境的变化，如海洋温度、盐度、酸碱度等指标，为环境保护提供了重要的数据支持。
同时，水声通信技术还可以用于海啸、地震等自然灾害的预警。
通过在海底布设水声传感器网络，科学家们可以实时监测地壳运动和海洋波动，及时发出预警信号，为民众的生命财产安全提供保障。
然而，水声通信技术仍然面临着一些挑战。
首先，水声通信技术的传输速率相对较低，限制了其在大规模数据传输方面的应用。
其次，水声通信技术受到水下环境的干扰较大，容易受到噪声、多径效应等因素的影响。
基于水声通信的水下传感器网络技术研究
基于水声通信的水下传感器网络技术研究在如今高度发达的信息时代，人们对于传输信息的需求日益增多，而传输介质也在不断地拓展。
水下传感器网络技术就是近年来备受瞩目的一种技术。
这种技术以水声通信作为传输介质，将一组成千上万的水下节点组成一个网络，实现对于海底环境的监控和数据的实时采集。
本文将探讨基于水声通信的水下传感器网络技术的现状和前景。
一、水声通信的优势传感器网络技术利用现代科技手段，将传感器与到处都是的物品互联，形成“万物互联”网络，实现自动化控制和智能化管理。
而在水下环境中，使用电磁波等传输介质不可行，因此水声通信被广泛应用，并体现出以下优势：1.低能耗水声通信的发送距离不如电磁波远，但是信号传输在水中时的能量消耗非常小。
因此，使用水声通信的节点不需要像使用电磁波传输的节点那样耗费大量电能。
2.传输距离较短相比较于电磁波，在水下环境中能信号的传播距离受制于水体的介质特性和信号频率，通信距离通常在几百米到几千米之间。
因此，使用水声传输的网络传输范围相对较小。
这也就限制了水声通信的网络规模，使得监测区域精度更高。
3.阻尼小水声信号在水中的传播会受到水质、水压、水温等多种因素的影响，这些因素会导致水声信号受到阻尼。
但与电磁信号相比，水声信号的阻尼要小得多。
这为水下传感器网络的高速传输提供了一定的保障。
4.避免电磁干扰使用电磁波传输会产生较强的电磁场，而这个电磁场会与其他电磁设备的工作干扰彼此。
而使用水声传输的网络完全避免了这种干扰的情况。
二、水下传感器网络技术的发展历程水下传感器网络技术在20世纪60年代已经开始被研究。
随着技术的不断提升，研究热度不断增加。
尤其是在21世纪，相关技术受到了广泛的关注。
最早应用水下传感器网络技术的领域是海洋观测。
这些水下传感器节点主要用于观察海洋环境的各种数据参数，如水温、海流、盐度、酸碱度等等。
2004年，美国国家海洋和大气局成功地利用104个水下节点组成的水下传感器网络观察了北极的海冰，并取得了成功的成果。
水声通信技术进展
水声通信技术进展随着科技的快速发展，水声通信技术已经成为海洋探测和通信的重要手段。
水声通信技术是一种利用声波在水下进行信息传输的技术，具有传输距离远、抗干扰能力强、传输速度快等优点，被广泛应用于海洋资源开发、水下考古、军事等领域。
本文将介绍水声通信技术的发展现状及未来趋势。
一、水声通信技术的概述水声通信技术是一种利用声波在水下进行信息传输的技术。
水声通信系统由发送端和接收端组成，发送端将信息编码成声波信号，通过水介质传播到接收端，接收端解码声波信号并恢复出原始信息。
水声通信技术可以广泛应用于海洋资源开发、水下考古、军事等领域。
二、水声通信技术的发展现状1、国外水声通信技术的发展现状随着全球经济的不断发展，各国对于海洋资源的开发越来越重视。
因此，水声通信技术成为了一个热门领域。
在国外，美国、俄罗斯、日本等国家都在水声通信技术方面进行了大量的研究和实践，取得了很多成果。
例如，美国科学家研制出了一种名为“海卫”的水声通信系统，该系统可以在水下传输高速数据，并且具有很强的抗干扰能力。
2、国内水声通信技术的发展现状在我国，水声通信技术也得到了越来越多的和研究。
中国海洋大学、中科院声学研究所等科研机构在此领域进行了深入研究，并取得了一系列的科研成果。
例如，中国海洋大学研制出了一种名为“海之语”的水声通信系统，该系统可以在水下传输语音、文字和图片等多种类型的信息。
三、水声通信技术的未来趋势1、高速率传输由于水声通信技术的传输速率受到很多因素的影响，例如水的温度、盐度、压力等，因此提高传输速率成为了水声通信技术的一个重要方向。
未来，水声通信技术将会向着高速率传输的方向发展，以实现更快速的数据传输和更高效的通信。
2、远距离传输远距离传输是水声通信技术的另一个重要方向。
目前，水声通信技术的传输距离还受到很多限制，因此提高传输距离成为了未来发展的重要方向。
未来，水声通信技术将会向着更远距离传输的方向发展，以实现更广泛的通信覆盖范围。
水声通信技术的研究与发展
水声通信技术的研究与发展随着科技的不断发展，水声通信技术也得到了越来越多的关注和发展。
水声通信技术是一种利用水作为传递信号媒介，进行语音、数据传输和定位的技术。
它具有传输距离远、信号稳定、抗干扰能力强等特点，被广泛应用于海洋、水下勘探、海底资源开发和军事通信等领域中。
一、水声通信技术的研究现状目前，国内外对水声通信技术的研究已经取得了一定的成果，并且在一些特定领域的应用也得到了广泛的推广和应用。
例如，在海洋勘探中，水声通信技术可以通过声波将数据传输到远处，达到远距离数据收发的目的。
而在军事通信方面，水声通信技术也可以利用水的特性来进行保密通信，确保传输的安全可靠。
二、水声通信技术的研究重点在水声通信技术的研究中，主要集中在以下几个方面：1.声信号的设计与制备水声通信技术的关键在于声信号的设计与制备。
目前，国内外的研究者们已经提出了多种不同的声信号的设计方法，并且在实验室中进行了验证。
例如，可以通过信号处理技术来设计适合不同场景的声信号，使其具有更好的传输性能。
2.水声通信中的信道建模与优化在水声通信中，信道建模与优化也是影响通信性能的重要因素之一。
建立合理的信道模型并且进行优化可以帮助提升通信质量，并且减少通信误差率。
3.水声通信技术中的混杂环境处理在实际应用中，水声通信技术有时会受到周围噪声的干扰，从而影响通信信号的传输质量。
因此，在水声通信技术中，如何处理混杂环境的信号干扰问题，也是研究的重点之一。
4.水声通信技术中的多路信号传输多路信号传输是水声通信技术中一个非常重要的方向。
在水下勘探、海洋资源开发等领域中，需要同时传输多路信息，因此如何设计多路信号传输方案，也是水声通信技术研究中的一个重要问题。
三、水声通信技术的未来发展随着社会的不断发展，水声通信技术也将不断得到创新和发展。
未来，我们可以望到水声通信技术在以下几个方面的新进展：1. 水声通信技术的自适应算法随着人工智能技术的不断发展，自适应算法也在水声通信技术中得到广泛应用。
水声通信专题报告模板
水声通信专题报告模板一、前言水声通信是一种基于水中传输介质的无线通信技术，其在军事、海洋资源调查、水下埋管检测等领域有着广泛的应用。
本报告旨在介绍水声通信的工作原理、通信链路、实现方案以及研究进展。
二、工作原理水声通信的工作原理是利用环境中传播的声波进行信息传递。
通过调制声波信号，将数字信号转化为声学信号，再通过水中的声传播介质进行传输与接收。
三、通信链路水声通信的通信链路一般包括发射端、传输介质和接收端。
其中，发射端将数字信号转化为声波信号，传输到水中；水中的传输介质起到传递信号的作用；接收端则将声波信号转化为数字信号，完成数据接收。
四、实现方案水声通信技术的实现方案主要包括声纳通信、宽带通信以及混合通信。
1. 声纳通信声纳通信是一种利用声纳传感器将声波信号转化为电信号，再将电信号转化为声波信号的通信方式，其通信距离一般较短，但信噪比高，可实现高质量的通信效果。
2. 宽带通信宽带通信是一种通过调制多个频率进行通信的技术，其通信距离较远，但信噪比相对较低。
3. 混合通信混合通信采用声纳通信和宽带通信的混合机制进行通信。
声纳通信作为短距离通信手段，宽带通信则作为远距离通信手段，两种通信机制的结合，能够同时满足远近距离传输的需求。
五、研究进展当前，水声通信技术在海洋资源勘探、海洋观测、海洋生态和环境监测等领域得到了广泛的应用。
目前正在引起研究人员的关注的研究方向主要包括以下几方面：1. 高速水声通信高速水声通信是指通过提高调制速率、传输速率来实现数据的快速传输和交换。
该技术在海洋资源调查、海底机器人和海军远程通信等领域有着重要的应用。
2. 水下定位技术水下定位技术是指利用水声波在海洋或河流等水体中的传播特性实现目标物体的定位。
其应用范围广泛，在水下工程、水下资源调查、海事救助等领域有着重要的应用前景。
3. 水声通信网络水声通信网络是指基于水声通信技术的数据传输网络，其技术原理类似于无线传感器网络，但其通过水声波进行数据传输。
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水声通信技术与网络研究进展吴华;吴学智;闫肃【摘要】随着海洋权益与资源的需要,利用水声载体传递信息的需求与日俱增.我国陆地面积排名第三,长度为1.8×104 km的海岸线居世界第四位,海洋领土面积约为3×106 km2.目前,从军事领域到民用领域,水声通信得到了广泛应用,水声通信技术及网络的研究越来越受到重视.因此,从水下无线通信方式、水声信道匹配与估计、相干与非相干通信以及水声网络等四个方面进行分析介绍,并对水声通信今后的研究方向进行了展望.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2018(051)007【总页数】6页(P1625-1630)【关键词】浅海声信道;信号调制;OFDM;水声通信网络【作者】吴华;吴学智;闫肃【作者单位】海军工程大学电子工程学院,湖北武汉 430033;海军工程大学电子工程学院,湖北武汉 430033;海军工程大学电子工程学院,湖北武汉 430033【正文语种】中文【中图分类】TN929.3;TB560 引言海洋权益和资源是国家发展战略中极其重要的一环，推动着世界各国不断投身于海洋国土与资源的建设开发。
近100年来，美国声呐装备的发展历程充分体现了其对水声装备的重视。
二战后，美国将水声与雷达、原子弹并列为三大发展计划，大胆创新、不断发展水声装备技术。
目前，美国海军声呐装备种类多、规模大、技术先进，代表着世界最高水平。
同时，基于海网（Seaweb）的民用前沿遥测网（Front-Resolving Observational Network with Telemetry，Front）和气象海洋系统也在持续发挥效用。
21世纪以来，一些有实力的发展中国家逐渐认识到海防与资源勘探的紧要性，纷纷加大了这方面的投入力度。
无论是资源开发还是海上安全的需求，都持续推动着海洋信息传输网络技术的革新与应用[1]。
1 水下无线通信方式作为传统信息媒介的无线电波在海水中衰减严重，一般只能到达水下100 m处，且甚低频/超低频（VLF/SLF）的陆上天线庞大，发射功率超高，导致抗毁能力和隐蔽性差。
因此，世界各国的军事力量都在积极探索新的水下通信方法。
目前，已提出并实践的水下无线通信技术主要包括蓝绿激光通信、中微子通信和水声通信等。
蓝绿激光在海水中的衰减相对其他波段的光要小得多，可穿透至水下300 m，且误码率较低，信息容量大，但限于其应用难度较大、对工作环境要求较高，且耗资巨大、横向传播距离短，在我国研究较少。
中微子通信利用中微子作为信息载体，在海水中信道参数稳定，传输信息容量大，但限于技术的复杂性和高成本，在国内外均只停留在试验阶段[2]。
经过无数实践证明，声波是唯一能携带信息在水下进行中远距离传输的有效载体。
带宽在50 kHz内的声波在水中的衰减系数为10-4～10-2 dB/m[2]。
海洋中的声速是温度、深度和盐度的函数，可以简单表示为：式中：C为声速（m/s），T为温度（℃）；S为盐度（‰）；Z为水深（m）。
式（1）在0≤T≤35、0‰≤S≤40‰、0≤Z≤1 000范围内适用。
由式（1）可知，声速大小随着环境而变化。
水中的信道条件十分复杂，时变多径的特性严重影响了水下信息传输的质量。
总地来说，它是一个多径效应严重的时变、频变信道。
三种水下无线通信方式的比较，如表1所示。
表1 无线电、蓝绿激光与水声通信通信方式通信速率安全衰减深度天线/基阵体积造价VLF/SLF 低差大 100 m 极大极高蓝绿激光高好较小 300 m 小较低水声低较好一般＞1 000 m 小较低2 国内外研究现状2.1 水声通信技术冷战时期，在大西洋活动的苏联核潜艇成为了刺激美国海军提升信号处理技术的重要原因。
苏联解体后，美国海军作战转向第三世界国家周围的海域，其水下威胁也变成了众多常规潜艇。
20世纪60年代后，美国潜艇和水面舰艇开始安装AN/WQC-2/A水下通信声呐，其低频段1.45～3.1 kHz用于远程水下通信。
目前，美国在水声通信设备制造、水声通信网络研发应用等方面成果非常突出。
在国家“863”计划、国家自然科学基金委员会、军队等支持下，中国科学院声学研究所、哈尔滨工程大学、厦门大学、中国船舶重工集团第715研究所等长期致力于水声通信领域的研究，成果覆盖水声通信与网络技术的诸多层次，一些试验结果和国外水平相当。
然而，综合来看，我国水声通信技术仍落后于西方国家，还没有被用户广泛认可的水声通信产品，但在学习国外成果的同时也不断涌现出技术创新点。
2.2 水声网络1991年“美苏冷战”结束后，美国海军活跃海区由远海转移至近海。
由于近海的浅水声场环境远比深海复杂，大大增加了探潜、反潜和猎雷的难度。
因此，要求海军必须运用针对性的水声技术增大水下探测距离，构建海洋信息网，以扩大水下预警的空间。
美国制定并开展过多个水下网络发展计划，其中被熟知的有“海网”（Seaweb）项目、“近海水下持续监视网”（PLUSNet）计划和“深海汽笛战术寻呼”（DSTP）系统等。
美军着手构建的水下战术信息网如图1所示，信息节点包括传感器节点、水声/无线电浮标、AUV、潜艇、水面舰艇、通信卫星和无人机等[3]。
我国在特定海域水声信道环境下开展了中小规模的水声组网试验（将在第5部分作进一步介绍），但目前还没有成型的水声通信网络投入实际应用。
3 浅海声信道特性研究水声通信与无线电通信方式的信道差异较大，因此两者的多径效应体现存在明显区分。
在水声多径信道特性的预先估计下，实施系统研究能大大提高仿真、试验的效率。
同时，水声信道又是时变的信道，对其参数进行实时的动态跟踪也十分必要。
针对水声信道的多径效应与传输衰减，厦门大学水声通信重点实验室提出了一种大时延扩展水声多径信道估计的低复杂度算法（Fast Estimation of Sparse Channel via Convex Optimization，FESCCO），在弱检测信号的条件下精确估计了多径时延[4]。
图1 美军海洋战术信息网哈尔滨工程大学乔钢等提出了浅海环境中一种优化的MIMO条件下OFDM水声信道估计算法。
结合浅海水声信道的稀疏性，对编码校验后的信息与原始信息对比，实现了对信道估计的判决反馈更新。
仿真和水池实验结果证实：改进算法不仅能有效抑制连续误码，还能通过大量削减导频信号来提高有效通信速率[5]。
时间反转镜（Time Reversal Mirror，TRM）技术是近年来研究人员热衷的一项水声信号处理新技术，其突出贡献是可以在没有水声环境参数支持的的情况下匹配声信道，引导空间聚焦和时间压缩。
4 水声数据通信技术对于水声通信中的调制解调技术，按照解调时是否还原初始信号相位，可以定义为水声相干通信和非相干通信。
4.1 非相干通信非相干通信信道利用率一般较低，传输比特速率小于信道带宽（即信道利用率Rw ＜1 b/s/Hz），常见调制方式为FSK，在接收端进行匹配滤波、平方率检测和纠错译码即可，算法相对简单，鲁棒性好[6]。
扩展频谱通信中的跳频通信（FHSS）和直接序列扩频通信（DSSS）也属于非相干通信。
扩频信号具有抗干扰能力强、抗多径能力强、隐蔽通信、可进行多址通信、抗频率选择性衰落等诸多优点。
厦门大学研究基于扩频技术的水声语音通信样机[7]，其通信距离为7.5～12 km。
随后，成功研制的第3代样机可适用于远、中、近程,差别仅在于工作频率和发射功率两个影响通信距离的主要因素，有广阔的军事应用前景。
杭州应用声学研究所杜鹏宇与哈尔滨工程大学合作，提出了一种基于改进差分能量检测器的移动直扩水声通信技术。
通过对连续扩频信号的匹配及能量检测同步跟踪，估计了接收端信号中的多普勒频移，同时依托扩频增益，在弱检测信号条件下完成了多普勒频移量的匹配修正[8]。
4.2 相干通信相干通信的信道利用率一般大于信道带宽[6]。
相干水声通信的重点为单载波调制和OFDM通信。
针对水声信道带宽窄、信息传输速率相对空中无线电较低等特点，厦门大学针对浅海信道多变的特点，对水声信道匹配估计、信道编码以及空时分集增益等相关技术进行重点攻关，已组建相应的整套浅海条件下的OFDM图像传输系统计划[9]。
厦门港海试结果为：距离820 m时，速率1.5 kb/s，不同条件下的误码率均小于10-4；当传输速率为4.8 kb/s时，误码率量级为10-3[7]。
除此之外，王逸林等以线性调频（LFM）信号为载波，提出了一种基于分数阶傅里叶变换（FRFT）的OFDM水声通信方式。
该方式借助信息帧之间的保护间隔，有效减小了多径效应带来的码间干扰，还通过正交差分相移键控（QDPSK）与分数阶载波自适应调整的结合，抑制了多普勒效应[10]。
在频率选择性衰落信道中，科研人员经常会将空时编码（Space-Time-Codes，STC）技术与OFDM、DSSS等技术结合，将频率选择性衰落信道转变成并行相关的频率非选择性衰落信道，减小了码间干扰对STC信号的影响，使多径衰落的影响减至最低，并能改善水声信道上数字通信系统的性能和容量。
5 水声通信网络技术与陆上无线电网络相比，水声通信网（Underwater Acoustic Communication Network，UACN）的起步较晚。
同因特网相比，水声通信网络逐渐演变出自身特点，相应可简化为物理层、数据链路层以及网络层。
图2为UACN、OSI（开放系统互联）以及TCP/IP三种体系结构。
水声网络的物理层主要解决水声通信问题，下面对水声通信网及目前国内研究与建设情况进行分析介绍。
图2 三种网络分层对比一个典型的水声网络可由水下固定节点/移动节点、水面浮标、通信卫星节点和岸基信息处理站/中心等组成。
水面通信浮标可担当网关的作用，负责水下节点与岸基、空中以及卫星间的信息中继。
由于水声信道的复杂性和水下节点的特殊性，通常具有网络规模大、网络拓扑动态变化、自组织性、节点自身能量以及计算存储能力有限、通信距离受限等特点。
数据链路层要解决媒体访问方式和纠错控制问题。
作为媒体访问方式中常用的随机接入，较常使用ALOHA协议、载波侦听多路复用（CSMA）以及避免冲突复用（CSMA/CA）等。
应用广泛的纠错机制则有纠错重发（ARQ）和前向纠错（FEC）技术。
路由协议一般综合网络成员构成、信息发生周期、信息传递方向和节点布放环境等要素来综合考虑[11]。
依据路由生成策略，可将路由协议分为先验驱动和按需驱动。
厦门大学水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室，在水声通信网络方面开展了深入、系统研究，重点包括以下三个方面。
一是水声通信网络MAC技术研究。
二是优化MACAW，使其更适用于水声网络的实际环境，减少各节点能量的消耗。
计划结合S-MAC的睡眠引导机制，通过仿真软件OPNET进行方案论证。