基于LED的水下可見光通信技術(shù)的仿真研究.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，資源短缺問題逐漸成為制約社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。海洋擁有廣闊的空間和豐富的礦產(chǎn)與生物資源，在人類的活動(dòng)中占有越來越重要的地位。海洋資源數(shù)據(jù)的采集和開發(fā)，幾乎都離不開通信與數(shù)據(jù)傳輸作為保障。因此，水下通信技術(shù)的研究越來越受到人們的重視。
　　目前水下無線通信技術(shù)主要有水下聲通信和水下無線光通信，這兩種通信技術(shù)各有各的優(yōu)缺點(diǎn)。其中，水下無線光通信的優(yōu)點(diǎn)是具有好的方向性，傳輸速率高、帶寬大、安全性好、功耗低以及延

2、遲小。隨著信息技術(shù)的發(fā)展以及高性能光學(xué)器件的不斷出現(xiàn)，在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋資源開發(fā)甚至國家安全維護(hù)等方面，水下無線光通信的作用越來越重要。水下無線光通信系統(tǒng)通常由發(fā)射單元、水下信道和接收單元三個(gè)基本部分組成。其中，發(fā)射單元，濾波器的選用或設(shè)計(jì)是必不可缺少的，水下信道模型的構(gòu)建是建立在海水對(duì)光波的影響基礎(chǔ)之上，而調(diào)制方式的選取是水下光通信中必不可少的一項(xiàng)重要工作。在此背景下，本論文對(duì)水下光通信中的濾波器選擇，調(diào)制方式的性能以及海水對(duì)光波的

3、影響進(jìn)行研究。具體如下：
　　首先，介紹了水下通信的常用方式以及國內(nèi)外水下光通信的相關(guān)研究進(jìn)展。在分析水下光通信系統(tǒng)的組成、激光光源和LED光源的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了接受光功率和光束幾何損耗的計(jì)算公式，并對(duì)光束幾何損耗進(jìn)行了仿真計(jì)算。
　　其次，在研究海水光學(xué)特性的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的分析了海水的主要組分對(duì)光傳輸所產(chǎn)生的散射和吸收影響，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的分析。利用指數(shù)衰減模型，研究了在不同傳輸距離下，所需發(fā)射端光源的最小發(fā)光

4、功率
　　接下來，為了實(shí)現(xiàn)從大量背景光中提取有用信號(hào)的目的，本文利用光子晶體設(shè)計(jì)出了兩大類五種濾波器：?jiǎn)瓮ǖ勒瓗?、寬禁帶單通道窄帶濾波器、單通道寬帶濾波器、全方位單通道濾波器和全方位雙通道濾波器。利用傳輸矩陣法對(duì)所設(shè)計(jì)的濾波器性能進(jìn)行了仿真計(jì)算，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的分析。
　　最后，在分析OOK、PPM、DPPM、DPIM、DHPIM、DAPIM、FDPIM等調(diào)制方式原理的基礎(chǔ)上，通過仿真計(jì)算對(duì)這七種調(diào)制方式的性能進(jìn)行了綜