Experimental Verification of Retrodirective Transmit Beamforming in Underwater Acoustic Communication

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04477
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
• Research Institution: Kitami Institute of Technology
• Principal Investigator: Yoshizawa Shingo 北見工業大学, 工学部, 准教授 (20447080)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 水中音響通信 / ビームフォーミング / 到来方向推定

Outline of Final Research Achievements

Underwater wireless communication is used for remote control of remotely operated vehicles (ROVs) and autonomous unmanned vehicles (AUVs) and for real-time transmission of image and video data. One of the challenges in implementing beamforming in underwater acoustic communication is the fluctuation of the terminal position. In order to cope with such fluctuations, we studied a retrodirective system that the direction of arrival is estimated for the sound wave emitted from the other terminal, and the direction of transmission is controlled in the opposite direction and verified by our experiment.

Free Research Field

無線通信

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

水中音響通信での受信ビームフォーミングは通信を安定化する手段として利用され、送信ビームフォーミングは通信伝送範囲を拡大する手段として用いられる。水中音響通信で送信ビームフォーミングの実験検証を行った研究事例は少なく、端末位置変動に対応した手法は検討されていなかった。本研究ではレトロディレクティブ方式の通信性能評価を海域試験や水槽試験で実施し、通信品質を示すOutput SNR値で平均12dB改善する成果が得られた。この成果は水中音響通信の伝送範囲を拡大するのに有効であり、水中ロボットや水中ドローンの機能高度化に寄与するものを考えられる。