【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。