Asynchronous Chirp Slope Keying for Underwater Acoustic Communication

We  propose  an  asynchronous  acoustic  chirp  slope  keying  to  map  short  bit  sequenceson  single  or  multiple  bands  without  preamble  or  error  correction  coding  on  the  physical  layer.

We  introduce  a  symbol  detection  scheme  in  the  demodulator  that  uses  the  superposed  matchedfilter  results  of  up  and  down  chirp  references  to  estimate  the  symbol  timing,  which  removes  therequirement  of  a  preamble  for  symbol  synchronization.  Details  of  the  implementation  are  disclosedand  discussed,  and  the  performance  is  verified  in  a  pool  measurement  on  laboratory  scale,  as  wellas  the  simulation  for  a  channel  containing  Rayleigh  fading  and  Additive  White  Gaussian  Noise.

For  time-bandwidth  products  (TB)  of  50  in  single  band  mode,  a  raw  data  rate  of  100  bit/s  is  simulatedto  achieve  bit  error  rates  (BER)  below  0.001  for  signal-to-noise  ratios  above  ?6  dB.  In  dual-band  mode,for  TB  of  25  and  a  data  rate  of  200  bit/s,  the  same  bit  error  level  was  achieved  for  signal-to-noiseratios  above  0  dB.  The  simulated  packet  error  rates  (PER)  follow  the  general  behavior  of  the  BER,  butwith  a  higher  error  probability,  which  increases  with  the  length  of  bits  in  each  packet.