【摘 要】
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随着海洋探索技术的不断深入发展,人们对高速、远距离水下无线通信技术提出了更高的要求。近年来,随着水下通信速率需求的不断提升,传统的电磁波,声波等无线通信技术已经无法满足海洋通信的需求。空间光通信技术在水下通信领域的应用越来越广泛,水下无线光通信凭借传输速率高,容量大,功耗低,体积小等优点迅速引起了诸多学者的关注。本文首先通过建立水下光通信链路模型,分析了影响光通信水
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随着海洋探索技术的不断深入发展,人们对高速、远距离水下无线通信技术提出了更高的要求。近年来,随着水下通信速率需求的不断提升,传统的电磁波,声波等无线通信技术已经无法满足海洋通信的需求。空间光通信技术在水下通信领域的应用越来越广泛,水下无线光通信凭借传输速率高,容量大,功耗低,体积小等优点迅速引起了诸多学者的关注。本文首先通过建立水下光通信链路模型,分析了影响光通信水下链路距离的因素,建立链路预算为设计高速远距离水下光通信系统提供了理论依据。其次,对比分析了开关键控调制(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、脉冲间隔调制(DPIM)三种常用光通信调制技术的优缺点;设计选用工程易于实现的OOK调制技术,并对其进行了优化。传统的OOK调制技术在驱动大功率LED光源时存在电路结构复杂、调制速率低、误码率高等缺陷;经过研究优化的OOK调制驱动结构可实现驱动24W大功率蓝绿LED阵列发射光信号。实验测试表明:LED的调制速率可达18Mbps,具有电路结构简单、误码率低等优点。设计的高速水下光通信系统接收端采用高灵敏度光电倍增管接收光信号,将光信号转换为电信号,接收端探测灵敏度达到-55.6dbm。最后,设计了一种适用于水下光通信的高速信息处理方案,通过FPGA处理器验证了方案的可行性。将本文所设计的系统集成为工程样机,进行了多次水下光通信实验。工程样机测试实验表明:水下传输距离为16米时,其通信速率可达到18Mbps,通信误码率小于10~(-7),能够完整传输图片、文件、文字等多种数据流。
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