中国水下通信技术实现里程碑式突破
发布日期：2024-09-19 19:17
来源类型：知乎 | 作者：奥丝·图思
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来源：观察者网
【#中国水下通信技术实现里程碑式突破#】“在南海水下通信测试中，中国方案击败了北约通信协议。”香港英文媒体《南华早报》8月23日发文披露，中国科学家新的数据编码方式，在一次水下通信测试中实现了里程碑式的突破，成功接收到了30公里外发送的信号，超过了北约目前公开的最长水下通信距离28公里。
极化码（Polar code）是第一种可以将信息传输效率提高到理论极限的编码方案，最早由土耳其比尔肯大学的埃尔达尔·阿里坎（Erdal Arikan）教授在2008年提出。这项技术的实施非常具有挑战性。
2016年，极化码方案力压美国高通公司等主推的低密度奇偶检查码（LDPC）和法国主推的Turbo2.0两大方案，成为5G通信eMBB场景的控制信道编码方案。
与此同时，这一方案正把我国水下通信技术推向新的高度。
根据《南华早报》的描述，最近在远离大陆的南海一处水深3000米的秘密地点，厦门大学科研团队对新的水下数据传输技术进行了测试。他们在水下1000米处布置了一个小型水听器，在4000赫兹至8000赫兹的频率下，实现了30公里超长距离的零误码传输，速率达到每秒4000比特。
这创下了公开报告中水声通信设备性能的新纪录。科学家们在一篇学术论文中形容，这种编码方法“精确且稳定”。
2022年3月，浙江大学和中国船舶工业集团公司（CSSC）进行过类似的测试，在14公里的距离上实现了每秒3000比特的高速率速度。
水下无线通信技术是保障水下装备互联互通的重要技术。目前，潜艇在水下主要通过极低频（ELF）无线电波对外通讯。虽然这种电波可以有效地穿透水，但效率非常低，每分钟只能传输几个字符。声波效率更高，但容易受到海面和海底、洋流等环境干扰发生折射，因此难以远距离传输大量数据。
北约目前使用的是2017年发布的JANUS水下通信协议，利用正交频分复用技术（OFDM）传输信号，可实现短距离高速传输。公开信息显示，JANUS支持的最长通信距离为28公里，但在这个距离上，电波频率将下降到900赫兹，能传输的信息量非常少。
而在中国，OFDM被认为是一种过时的技术。因为使用OFDM的通信设备需要更高的工作功率，相关组件复杂且昂贵。此外，随着通信距离的增加，噪声也会增加，导致性能急剧恶化，不利于小型无人平台的大规模部署和协作。
《南华早报》称，中美的水下技术竞争正在加剧。受益于蓬勃发展的电信业，中国在无线通信技术方面的优势正在从空中扩展到海上。这些先进技术能够支持大规模使用由人工智能（AI）驱动的水下无人潜航器，还可能对未来地缘政治竞争产生深远影响。
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