水下光通信系統(tǒng).pdf

1、隨著海洋探測研究的不斷深入，人們對水下無線通信技術提出了更高的要求。目前水下信息傳輸常用的是長波通信和水聲通信。長波通信系統(tǒng)速率極低且接收天線和端機體積非常大，嚴重限制了其在海水中的應用?，F(xiàn)階段水聲通信技術實現(xiàn)較成熟，在軍事領域得到一些應用，但是由于其具有傳輸時延大、通信速率低、容易被監(jiān)聽、帶寬窄、功耗和體積大等缺點，使得大容量的音視頻、高清圖像等的實時傳輸變得十分困難，因此迫切需要發(fā)展高效的水下無線通信技術。
　　水下LED光通

2、信技術是近年來提出的一種新型水下無線通信技術，它較水聲通信和水下長波通信而言具有通信速率高、傳輸容量大、抗干擾能力強、保密性好、尺寸小以及功耗和成本低等優(yōu)點，在未來海洋勘探及資源開發(fā)中勢必將發(fā)揮重要作用。本課題針對水下短距離高速通信技術的需求，提出并設計了一套基于藍光LED的高速水下光通信系統(tǒng)，并實現(xiàn)了視頻數(shù)據(jù)的實時傳輸。論文主要工作概述如下：
　?。?）對海水的吸收與散射特性進行分析，建立了水下光的傳輸衰減模型，并在該模型的基礎

3、上，建立了不同海域中光的通信鏈路模型。為光波段的選擇以及在海水中可傳輸?shù)淖钸h距離等提供了理論依據(jù)。
　?。?）對水下光通信系統(tǒng)中常用的相干光調制技術和強度調制/直接檢測技術（Intensity-Modulation/Direct-Detection,IM/DD）進行了分析對比，并對IM/DD通信系統(tǒng)中幾種常用調制技術的性能進行了理論仿真，得出多進制脈沖位置調制（Multilevel-Pulse Position Modulatio

4、n,M-PPM）是目前最適合水下LED光通信系統(tǒng)的調制方式之一。
　　（3）分析討論了目前數(shù)字通信中常用的時鐘同步技術及它們在基于IM/DD光通信系統(tǒng)中的不足，在此基礎上提出并設計了一種適用于IM/DD系統(tǒng)中的基于內插的高速時鐘同步方案，并對其進行了測試分析。
　?。?）通過對大功率LED驅動技術的研究，設計了一種恒流、恒壓偏置的高功率、大帶寬的LED驅動電路。
　　（5）設計并完成了基于FPGA的高速水下光通信系統(tǒng)，