【摘要】：目前海洋資源的開發(fā)成為世界各國的發(fā)展戰(zhàn)略之一,為了配合海洋資源的開發(fā),有效高速的通信方式的研究就成為了一項(xiàng)重要的工作。迄今為止,兩種傳統(tǒng)的水下無線通信方式,分別是水下電磁波通信與水聲通信,雖技術(shù)成熟,但兩者的容量與時(shí)延都無法滿足對日益增長的海洋資源探測的需要。與之相比,基于藍(lán)綠激光的高速水下無線通信的研究與應(yīng)用就顯得尤為重要,目前已經(jīng)成為中短距離水下通信實(shí)現(xiàn)的最為可行的解決方案。國內(nèi)外的高校與研究院所都在致力于這一通信方式的相關(guān)技術(shù)的研究與樣機(jī)的制作。雖然與傳統(tǒng)水下無線通信方式相比,水下藍(lán)綠激光通信的器件帶寬得到了大大的提高,但這一波段的器件帶寬最高維持在1GHz左右,這就限制了對其通信容量的進(jìn)一步擴(kuò)大,從而使得通過數(shù)字信號處理來進(jìn)一步提高通信速率顯得尤為重要。本文就使用帶寬為GHz量級的器件,利用正交頻分復(fù)用技術(shù)(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究這一傳輸極限速率。并且由于水下光通信屬于自由空間光傳輸,因此入射光的角度與接收端面的孔徑及背景光噪聲等條件也會影響實(shí)際的傳輸質(zhì)量,因此這方面的研究也是不可忽視的。論文主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括:一、實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)潔凈水鏈路的水下藍(lán)綠光高速傳輸,基于強(qiáng)度調(diào)制、直接檢測的OFDM技術(shù),并利用高階正交幅度調(diào)制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)使用1GHz帶寬的光電器件,達(dá)到了128QAM-OFDM調(diào)制時(shí)6.23Gbps的傳輸速率;二、針對OFDM調(diào)制需要較高的峰均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR),分析了激光器的調(diào)制深度與信號的非線性畸變問題,實(shí)驗(yàn)證實(shí)了使用VRLS(Volterra-series based recursive least squre)算法對激光器工作在飽和區(qū)且高調(diào)制深度時(shí)的非線性補(bǔ)償?shù)挠行?三、構(gòu)建了不同接收條件下的水下光通信鏈路的性能的分析模型,理論推導(dǎo)和仿真分析表明,該模型可用于有效地分析包括光電二極管(Photodiode,PD)類型、PD芯徑與視場角、太陽光背景噪聲等不同接收條件對系統(tǒng)性能的影響,這為界定不同類型的PD在水下光通信的使用場景提供參考。面向?qū)ο到y(tǒng)性能有極端要求的情況,分析了使用零差探測與液氮制冷對水下光通信系統(tǒng)的性能提升效果。
【圖文】：

水體的成分對光在猶中傳播的影響可以造成兩個(gè)主要的損失現(xiàn)象，使逡逑得水Ｋ光信兮的發(fā)１：強(qiáng)度和方叫變化，這就分R%足水體的吸收特性和散射特性。逡逑光束在水下傳輸?shù)倪^程如圖２－１所禮入射水體的光功率為在經(jīng)過純水、溶逡逑解物等吸收損失掉尺的能ｍ和經(jīng)過溶解物和懸浮顆粒散射而損失掉八的能量后，逡逑透射過水體之后的能量為｜２ＳＩ：逡逑ＰＸ？，，．０）邋＝邋Ｐ＼Ａ）－｛Ｐ（？，）邋＋邋Ｐ＾ＸＡ）））邐（２－ｎ逡逑比爾－朗伯定律則對該吸收散射＊減模型進(jìn)行了簡化，經(jīng)簡化為下式：逡逑＃ǎrP粒

本文編號：2675496