隨著海洋礦產(chǎn)資源勘探、海洋學(xué)研究、海洋生物探查和海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)等活動(dòng)的日益深入,水下設(shè)備間的信息交互越來(lái)越頻繁,由此產(chǎn)生的海洋數(shù)據(jù)資料浩如煙海,這些海量數(shù)據(jù)的快速上傳對(duì)當(dāng)前水下設(shè)備的通信能力提出了更高的要求。與傳統(tǒng)的海底光纜通信、水聲通信和水下射頻通信技術(shù)相比,水下光無(wú)線通信技術(shù)(UOWC)與水下移動(dòng)平臺(tái)、海底觀測(cè)網(wǎng)等結(jié)合,能夠充分發(fā)揮其通信速率高、時(shí)延小、成本低和機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),為實(shí)現(xiàn)大容量海洋數(shù)據(jù)的快速實(shí)時(shí)上傳開(kāi)辟新的思路,UOWC是未來(lái)空天地海一體化無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中重要的通信技術(shù)。本文根據(jù)海水的主要光學(xué)特性,建立基于蒙特卡洛仿真的海水光信道模型,通過(guò)數(shù)值仿真分析了采用不同光源(發(fā)光二極管LED和半導(dǎo)體激光器LD)在不同渾濁度水體中傳輸不同距離時(shí)接收端的光強(qiáng)度分布和信道脈沖響應(yīng)特性。LED光源自身全向覆蓋的特性決定了其一般適合于短距離的水下鏈路傳輸,而LD光源帶寬高,光束方向性好以及準(zhǔn)直性強(qiáng)的特性決定了其適合于長(zhǎng)距離高速率的水下鏈路傳輸。在單載波調(diào)制技術(shù)上,采用基于判決反饋均衡(DFE)的單載波脈沖幅度調(diào)制(PAM)UOWC通信技術(shù),并在不同的水環(huán)境中,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了 DFE均衡的有效性和魯...

【文章頁(yè)數(shù)】：136 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
縮寫清單
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 水下信道建模研究進(jìn)展
        1.2.2 水下光無(wú)線通信技術(shù)研究進(jìn)展
        1.2.3 水下光無(wú)線通信工程樣機(jī)研制及海試進(jìn)展
    1.3 論文研究工作的重要性及主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排
2 水下光無(wú)線通信系統(tǒng)組成
    2.1 水下光無(wú)線通信系統(tǒng)框架
    2.2 水下光無(wú)線通信關(guān)鍵元件組成
        2.2.1 常用光源
        2.2.2 常用探測(cè)器
    2.3 水下光無(wú)線通信信道特性與建模
        2.3.1 水下信道的光學(xué)特性
        2.3.2 基于蒙特卡洛仿真的水下信道建模
        2.3.3 水下信道蒙特卡洛仿真結(jié)果分析
    2.4 水下光無(wú)線通信系統(tǒng)常用的調(diào)制格式
    2.5 本章小結(jié)
3 基于單載波調(diào)制技術(shù)的水下光無(wú)線通信系統(tǒng)研究
    3.1 單載波調(diào)制解調(diào)技術(shù)
        3.1.1 脈沖幅度調(diào)制系統(tǒng)(PAM)
        3.1.2 無(wú)載波幅度相位調(diào)制系統(tǒng)(CAP)
    3.2 單載波通信系統(tǒng)線性信道均衡技術(shù)
        3.2.1 前向均衡(FFE)
        3.2.2 判決反饋均衡(DFE)
    3.3 單載波通信系統(tǒng)非線性信道均衡技術(shù)
        3.3.1 非線性信道建模
        3.3.2 基于Volterra模型的非線性信道均衡
    3.4 基于LD的單載波高速水下光無(wú)線通信實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        3.4.1 實(shí)驗(yàn)原理框圖及實(shí)驗(yàn)配置
        3.4.2 單載波PAM水下通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        3.4.3 單載波CAP水下通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.5 基于LED的單載波系統(tǒng)非線性信道均衡實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        3.5.1 實(shí)驗(yàn)原理框圖及實(shí)驗(yàn)配置
        3.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及討論
    3.6 基于偏振復(fù)用的LED單載波系統(tǒng)非線性信道均衡實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        3.6.1 偏振復(fù)用LED UOWC系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)原理框圖及實(shí)驗(yàn)配置
        3.6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及討論
    3.7 本章小結(jié)
4 基于多載波調(diào)制技術(shù)的水下光無(wú)線通信系統(tǒng)研究
    4.1 多載波調(diào)制解調(diào)技術(shù)
        4.1.1 正交頻分復(fù)用(OFDM)
        4.1.2 離散多音調(diào)制(DMT)
        4.1.3 擴(kuò)頻正交頻分復(fù)用(DFT-S OFDM)
    4.2 多載波通信系統(tǒng)非線性信道均衡技術(shù)
        4.2.1 基于Volterra模型的時(shí)域前向非線性均衡(TD-FFE)
        4.2.2 時(shí)域迭代判決反饋非線性均衡(TD-DFE)
        4.2.3 基于壓縮感知的稀疏非線性信道均衡
    4.3 基于LD的多載波高速水下光無(wú)線通信實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)原理框圖及實(shí)驗(yàn)配置
        4.3.2 不同渾濁度水體中系統(tǒng)性能
        4.3.3 存在水流或氣泡影響的系統(tǒng)性能
    4.4 基于LD的多載波系統(tǒng)非線性信道均衡實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        4.4.1 實(shí)驗(yàn)原理框圖及實(shí)驗(yàn)配置
        4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及討論
    4.5 本章小結(jié)
5 基于星座概率整形技術(shù)的水下光無(wú)線通信系統(tǒng)研究
    5.1 星座概率整形技術(shù)的介紹
    5.2 星座概率整形系統(tǒng)的基本原理
        5.2.1 發(fā)送端星座整形實(shí)現(xiàn)原理
        5.2.2 接收端整形恢復(fù)實(shí)現(xiàn)原理
        5.2.3 概率整形系統(tǒng)性能的度量
    5.3 基于星座概率整形DMT技術(shù)的水下光無(wú)線通信實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        5.3.1 基于LD的星座概率整形DMT水下光無(wú)線通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        5.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及討論
    5.4 基于預(yù)編碼星座概率整形技術(shù)的研究
        5.4.1 預(yù)編碼星座概率整形的實(shí)現(xiàn)原理
        5.4.2 基于LD的預(yù)編碼概率整形水下光無(wú)線通信實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        5.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及討論
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論
    6.1 論文工作內(nèi)容總結(jié)
    6.2 未來(lái)工作展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷



本文編號(hào)：4021410