一种2ASK的水下光通信系统研究

为解决水下声通信的通信速率低,无线电波通信的通信距离短等问题,设计并实现了一种2ASK的水下光通信系统。该水下光通信系统使用2ASK二分键控调制方式进行调制,从而实现一定距离上的高速信号传输。在模型测试中,系统使用小功率蓝光LED进行信号传输,并在接收端处接收到发送信号,从而验证了使用2ASK进行水下光通信的可行性,并通过测试其误码率、信噪比等通信系统的关键参数,为使用BPSK,OFDM等技术的水下光通信系统提供重要参考。     

AF中继辅助TWR-FSO通信系统的性能分析

针对大气湍流和指向误差对自由空间光通信性能的影响会随着通信距离的增大而愈发严重,基于放大转发中继(AF),提出了一种双向中继-自由空间光通信(TWR-FSO)系统方案。该系统采用差分二进制相移键控调制,建立了一个包含大气湍流和指向误差的复合衰落信道模型,其信道衰落满足Gamma-Gamma分布。利用Meijer’s G函数推导得到TWR-FSO系统中断概率和平均误码率的闭合表达式。在不同湍流强度和阈值门限条件下,对比分析了中断概率和平均误码率性能。仿真结果表明,在受到相同指向误差的条件下,当SNR=25 dB时,AF中继相较于DF中继系统的中断概率从10^-1量级下降到10^-4量级左右。当折射率结构常数为4.0×10^-15m^-2/3,SNR=40 dB时,系统的误码率可以达到10^-8量级以下。说明AF中继下TWR-FSO系统能有效降低大气湍流和指向误差对通信系统的影响。     

基于增益反馈控制的水下移动光通信技术研究

在水下移动可见光通信系统中,当传输距离改变时,因水具有较大固有吸收,接收光功率会发生显著变化。文章提出了一种基于增益反馈控制(GFC)的水下移动可见光通信技术,拓展了通信距离和视场角(FOV)的动态范围。在移动速度为0.13 m/s条件下,实现了通信距离0.9~5.2 m任意可调速率5.0 Mbit/s、像素为800×600且帧率(FPS)不为零的实时双工视频传输。与没有使用GFC方法的系统相比,其通信距离和FOV的动态范围分别增长了5.3和2.8倍。为了进一步验证该系统的性能,文章还测试了不同移动速度下系统的平均闪烁指数、数据传输中断概率及误码率(BER)。在通信距离的动态范围内,随着移动速度增大,平均闪烁指数及BER相应增大,但即使移动速度达到系统可实现的最大速度0.83 m/s时,通信仍未中断,说明该系统具有良好的鲁棒性,在水下移动可见光通信领域具有良好的应用前景。     

水下无线光通信动态阈值判决技术研究与性能分析

针对海洋湍流信道环境下固定阈值判决方案导致水下无线光通信系统性能恶化的问题,提出了一种动态阈值判决方案。该方案基于水下湍流信道慢衰落的特性,在发送端将数据以帧为单位进行发送,接收端则根据接收帧前导码的幅度每帧更新一次判决阈值。采用蒙特卡洛法和Gamma-Gamma信道模型对水下无线光通信系统进行仿真,仿真结果表明：在弱湍流信道环境下,当系统误码率为10^-6时,动态阈值判决方案比固定阈值判决方案的误码性能提升5.4 dB;在中、强湍流信道环境下,动态阈值判决方案能够有效抑制误码率门限现象的产生。     

海洋湍流下波长分集无线光通信系统性能分析

由于海水的吸收、散射衰减以及海洋湍流效应会引起水下无线光通信（Underwater wireless optical communication,UWOC）系统接收端光信号的闪烁,导致UWOC系统传输性能下降。基于Gamma-gamma分布的海洋湍流信道模型,根据海洋湍流参数和各向异性因子表示的等效结构参数,推导出波长分集UWOC系统中断概率（Outage probability,OP）与平均误码率（Bit error rate,BER）封闭表达式。研究分析随着各向异性因子的增加,具有不同波长分集阶的水下无线光通信系统中断概率与平均误码率的变化,比较接收端使用最佳组合（Optimal combining,OC）与等增益组合（Equal gain combining,EGC）技术的水下无线光通信系统平均误码率,并仿真不同海洋湍流参数、传输距离对波长分集UWOC系统性能的影响。数值结果表明,随着各向异性因子的增加,海洋湍流对水下无线光通信系统产生的影响逐渐减弱,使用波长分集技术的UWOC系统比无波长分集技术的UWOC系统中断概率与平均误码率明显改善。     

基于深度学习的水下无线光通信信噪比改善研究与实现

复杂的水下环境造成了水下光信号的质量下降,为提升水下无线光通信系统信号信噪比,结合深度神经网络提出了一种信噪比改善方法,该方法通过信号频谱有效抑制了信号噪声.实验结果表明:针对1m传输距离的水下无线光通信16阶正交振幅调制-正交频分复用(16QAM-0FDM)信号,该方法可以实现约17 dB的信噪比提升同时误码率降低至...     

近地层紫外自由光通信传输距离及影响因素研究

在建立紫外自由光通信系统通信传输距离方程的基础上,针对紫外大气传输衰减、光学系统性能、探测器性能、误码率和信噪比等因素对通信传输距离的影响进行了具体分析,并对系统的通信传输距离进行了仿真计算.结果表明,在目前的技术水平下,系统的理论通信传输距离一般不超过4km,这与目前实际系统的通信传输距离符合较好.这对近地层紫外自由...     

多LED紫外光通信系统设计与性能分析

为了实现多LED紫外光通信系统,首先介绍了紫外光通信系统的理论知识,设计的发送端能采用直流驱动紫外光LED为光源,接收端采用滤光片和光电倍增管实现光电检测,详细介绍了紫外光通信系统相关电路的原理和设计方案,在不同条件下对系统进行了实验测试,并对通信距离和误码率进行了分析,随着LED个数及LED供电电流的增加,紫外光通信的传输距离增加,并且误码率减低,使得紫外光通信系统的性能得到了提高。结果表明:系统可以满足近距离无线紫外光通信在角度对准、空分复用及方便组网等方面的需求。     

激光水下通讯误码率的影响

蓝绿激光水下通信技术是水下激光引信探测技术的研究基础。对蓝绿激光加载数字脉冲信号后在水下的通讯效果进行了研究,分析了引起蓝绿激光水下传输衰减的因素,设计了蓝绿激光水下信号传输实验系统,测试了光发射接收组件在不同水质和不同距离下的通信误码率。实验结果显示信号传输误码率在纯水和空气中的变化并不明显,但水中杂质浓度的增加使得信号传输误码率发生急剧变化。实验证明:悬浮粒子散射是引起激光水下通讯误码的主要原因;通过使用连续型蓝绿激光通信,可以提高通信速率和灵敏度,降低误码率。     

42.24 Mbits/s多业务大气传输光通信系统的研制

在实际应用中为满足对多业务大气传输光通信的要求，研究并实现了通信速率达42．24Mbits／s的大气传输光通信系统，该系统能够实现V．35、E1、RS-232／485、以太网以及电话语音数据通信等。从光学收发天线、半导体激光器调制驱动电路、光电二极管(PIN)直接检测电路、通信端机等方面阐述了该系统的基本原理、组成结构以及设计思路等。大气传输通信实验表明，传输距离为500m时，在晴朗的天气条件下该系统能实现宽带、高速、低误码率的信息传输。     

孔径接收对强海洋湍流DPSK调制的水下光通信系统误码率影响研究

水下光通信（underwater wireless optical communication,UWOC）系统具有宽带宽、高保密等优点,适用于水下通信。然而,水下吸收、散射和湍流效应影响了光束传输,限制了系统在长距离方面的应用。本文探讨了差分相移键控（differential phase-shift-keying, DPSK）调制和孔径接收对在Gamma-Gamma强湍流信道中传输的UWOC系统误码率（bit error rate,BER）的影响。基于Whittaker函数,推导出了系统采用DPSK调制高斯光束在强湍流中传输的BER解析式。仿真观察了系统调制方式、孔径接收直径、传输距离以及四种海洋参数对BER性能的影响。结果表明,采用DPSK和较大尺寸的孔径直径接收可以有效地提高BER性能。同时,系统在均方温度耗散率和温度和盐度波动对海洋湍流贡献的比值较小、动力粘度较大,湍流动能耗散率较大或较小的短距离海洋湍流环境中可以获得较好的通信性能。      

基于指向误差与不同噪声的星地激光通信系统误码性能分析

为了研究在大气湍流、指向误差以及各种噪声的共同影响下的星地激光通信系统平均误码率性能，采用Gamma-Gamma信道模型，建立了大气湍流与指向误差的组合衰减模型，并结合各种噪声推导出关于组合衰减模型的星地激光通信系统平均误码率的闭合表达式。研究结果表明，当卫星轨道高度为400 km、天顶角为45°、波长为1 550 nm以及等效波束半径和指向误差位移标准差(抖动)的归一化比值为4时，总噪声、热噪声、背景噪声对应的平均误码率分别为1.519×10^-7、6.907×10^-8、1.357×10^-8。     

光通信系统中圆偏振光的应用研究

通过对水下光通信系统中影响通信质量的各个因素的分析,找到提高通信质量的方法.利用圆偏振光的特性,从理论上分析如何使水下数字光通信系统的误码率得到降低,并且在试验中验证了利用圆偏振光的特性提高通信质量的结果.     

基于OOK调制的水下高速激光通信系统设计与实现

为了满足水下高速激光通信的需求和提高系统的误码性能，设计一种基于二进制开关键控（OOK）调制的水下高速激光通信系统，采用滑窗平均滤波方法对接收数据进行去噪处理，根据固定值阈值和自适应阈值方式求取联合阀值后进行门限判决。系统测试结果表明：联合阈值判决方式的误码性能优于固定阈值判决和自适应阈值判决方式；系统在洁净水、水中含少量悬浮杂质2种水质通信时的误码率分别为0、10-2左右。     

水下LED光通信技术研究与实现

通过电路硬件设计与软件程序设计,提出了一种水下低功耗LED光通信系统,可以实现水下节点之间的半双工模式高速通信.实测结果验证了本系统可完成水下距离达10m、速率达115.2kb/s的低误码通信.     

全双工逆向调制回复空间光通信系统性能评价

基于逆向调制反射器(MRR)的空间光通信系统因其结构紧凑、可免去链路一端的捕跟(APT)系统、功耗低等优点,是空间光通信系统研究热点之一。提出采用双波长激光发射实现全双工逆向调制回复空间光通信结构,并基于该结构对强度调制解调模式,通信距离为300 km,通信速率为1 GHz下的地面站对近地小卫星全双工通信链路进行了链路计算及通信误码率的分析。当MRR端口径为0.1 m时,通信链路余量大于5 dB,通信误码率优于10-15,满足通信链路的要求。并进一步分析了仿真结果存在的缺陷。结果表明所提出的空间光通信结构在小卫星对地面站全双工激光通信是可行的,是未来空间光通信系统发展趋势之一。     

自由空间光通信技术的发展

自由空间光通信（FSO）又称无线光通信,是指以激光（MHz）为载波、自由空间为传输介质的一种通信技术。文中主要介绍了自由空间光通信的优势、特点以及应用价值,分析了自由空间光通信系统在蓝绿激光水下通信方面的应用。     

一种用于头盔式水下无线光通信的卷积码研究

为了提高头盔式水下无线光通信系统的可靠性,设计了一种新的（3,1,1）卷积码。介绍了水下光通信模型及其对编码的要求,计算了未编码系统在水下高斯白噪声信道下的误比特率。给出了此卷积码的具体的编译码方法,推导了编码后系统误比特率计算公式。在不同系统参数、水质和传输距离的情况下,对未编码系统和编码系统分别进行了仿真。仿真结果表明:编码能够改善系统的误码性能;系统参数越大,编码改善系统性能的能力越强;水体衰减系数或传输距离越大,编码改善系统性能的能力越弱。     

降雨和雾气天气下自由空间光通信性能研究

天气的影响会导致自由空间光通信系统性能恶化。利用Mie理论和两种雨滴谱分布模型,计算了不同降雨量下大气激光传输的衰减;根据Kim和AlNaboulsi模型计算了激光在不同能见度下的衰减。研究了降雨和雾气对自由空间光通信系统性能的影响,分析了不同降雨量时降雨和雾气天气条件下传输距离与误码率的关系以及发射功率与误码率的关系。结果表明,降雨量不同会影响通信距离;雾天衰减比雨天衰减更为严重,通信距离变短,为保证系统正常工作,可以适当加大发射功率。     

基于彩色LED阵列的光学相机通信系统实验研究

针对可见光通信（VLC）技术存在数据传输速率低、收发端同步困难等问题,提出一种以彩色发光二极管（LED）阵列为发射端、手机摄像头为接收端的光学相机通信（OCC）系统。首先,设计了一种特殊的帧结构来解决系统收发端同步问题,并通过建立图像处理算法提取出彩色LED各通道灰度统计特性以区分LED颜色;然后,引入反向传播神经网络分类器提高颜色识别准确率;最后,以m伪随机序列作为测试数据进行系统通信误码率的测量,研究发射端LED阵列刷新率、相机偏转角、传输距离、LED颜色数对误码率的影响。实验结果表明：所设计的帧结构可以确保信息传输的稳定性;当使用8种颜色进行信息传输时,该系统可以在20～30 cm内实现误码率为10-6量级、通信速率为4.824 kb/s的实时通信。