O propósito principal é desenvolver un módem acústico orientado á experimentación con técnicas de GNURadio, integrando conversores DAC nunha Raspberry Pi, así como as correspondentes etapas de amplificación e captación mediante micrófonos. Preténdese complementar este hardware cun hidrófono e cun amplificador de baixo ruído (LNA) que optimicen a captura e o procesamento de sinais acústicas submarinas.
Análise inicial e especificacións técnicas
En primeiro lugar, resulta necesario realizar unha análise exhaustiva do estado da arte en dispositivos de baixo custo e determinar as especificacións técnicas dos conversores DAC/ADC que se van empregar.
Como opción inicial, valorouse o uso da biblioteca ggwave (https://github.com/ggerganov/ggwave), que emprega modulación FSK (Frequency-Shift Keying) para transmitir datos a través de sinais de audio, técnica potencialmente aplicable a comunicacións submarinas.É imprescindible seleccionar un ADC de alta calidade (por exemplo, 512 ksps a 24 bits, con filtros integrados e interface SPI) que permita ao DAC acadar unha taxa de mostraxe de 192 ksps a 24 bits. O ADC debe ofrecer un rendemento superior para maximizar o número de mostras por segundo, evitando perdas por ruído e garantindo un nivel adecuado de SNR/ENOB. En resumo, un ADC de altas prestacións resulta necesario para preservar a integridade dos datos e posibilitar que o DAC opere á súa plena capacidade sen degradación por ruídos ou jitter.
Probas preliminares
Realizáronse ensaios piloto de enrutamento de fluxos de audio entre PipeWire e Rust, así como probas adicionais entre PipeWire e SDR mediante implementacións en Python.
Descartouse finalmente o uso de SDR, debido á limitada dispoñibilidade de hardware compatible en bandas de baixas frecuencias e ás restricións derivadas do emprego dun ADC de só 12 bits. Para a adquisición de audio subacuático considérase imprescindible un ADC de 24 bits cunha frecuencia de mostraxe próxima aos 500 kHz.
Instalación submarina e compoñentes seleccionados
Na fase preliminar da instalación submarina optouse por empregar cables M12 IP68 con cuberta PUR, coa fin de garantir a súa durabilidade e estanqueidade.
Tras un estudo pormenorizado, identificáronse dous compoñentes como elementos fundamentais do sistema:
- ADC ADS8685IPWR (https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads8681.pdf)
- DAC MAX98357A (https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/max98357a-max98357b.pdf)
Foron definidas e executadas as configuracións de deseño necesarias para avanzar cara á fase de fabricación.
Prototipado e resultados
Toda a documentación técnica atópase dispoñible no repositorio público: https://github.com/aindustriosa/UnderWaterComms.
Solicitouse a fabricación dun prototipo inicial, no cal se detectaron fallos no convertedor analóxico-dixital (ADC), que impedían unha resposta operativa adecuada.
Realizáronse diagnósticos cun analizador de sinais para identificar a causa raíz e caracterizar o comportamento do sistema.
Unha vez corrixido o problema, procedeuse á substitución por unha segunda unidade, que resultou plenamente operativa.
Situación actual
Na actualidade estase a avanzar no desenvolvemento do subsistema software, orientado á integración definitiva de todo o conxunto.
