大动态能量自适应蓝/绿激光探测方法

针对水下无线光通信链路中近距功率饱和与远距功率不足导致的光信号采集失效的难题,提出一种大动态能量自适应蓝/绿激光探测方法。该方法在水下无线光通信系统中加入由电控液晶光阀、可调增益光电倍增管及FPGA板卡组成的增益可控探测模块,该模块在链路功率和探测器增益两个维度对通信链路形成闭环调控,以保证光电倍增管始终工作在最优状态,从而实现水下远距离、高速、大动态范围无线光通信。     

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。     

水下无线光通信关键技术与未来展望

随着“海洋强国”战略的推进,水下无线通信的需求愈加迫切。传统水声通信无法满足日益增长的水下数据高速传输需求,水下无线光通信凭借其高速率、高保密和低成本等优势,成为水下无线通信的研究热点。从水下无线光通信的传播特性和应用场景出发,概述了水下无线光通信的理论信道模型、编码调制技术和最新实验进展,并结合深海环境和6G愿景,展望了水下无线光通信多输入多输出技术、弱光信号检测技术和水下通感一体化技术的发展方向及相应挑战。     

水下光通信防恶性码卷积码设计

为了防止在水下光通信系统中激光器发送长"0"或长"1"信号序列,避免通信系统发生无穷多个比特错误,采用一种新的卷积码编码方案,进行了编码设计和Viterbi译码理论分析与误比特性能仿真验证,用VHDL语言实现了编码器现场可编程门阵列设计,得到了编码系统与未编码系统的误比特率和达到同样误码性能所需的信噪比。结果表明,这种编码能够降低水下无线光通信系统的误比特率,提高通信的可靠性,降低系统对信噪比的需求。     

基于光电倍增管的自动增益控制技术研究

为了压缩水下无线光通信系统中接收光信号的动态范围、提高有效通信距离,从自动增益控制技术的基础理论入手,利用光电倍增管增益可随工作电压改变的特性,设计出基于光电倍增管实现的自动增益控制电路,其数字控制部分以单片机为核心,并在空气中模拟水下实验。结果表明,该电路可以对接收光信号实现40dB的压缩,提高了水下无线光通信的有效范围。     

海洋光学系统中的时空方法

海洋光学系统在海洋探索、开发和监测中起到了越来越重要的作用。水下无线光通信、水下激光雷达是两种迅速发展且有良好应用前景的海洋光学系统。水下无线光通信凭借高速率与低延迟的特点在中短距离应用中成为理想的通信选择;水下激光雷达在获取地理信息、目标探测等应用中也是常用的高精度、高效率的观测方法。然而,海水信道的复杂光学特性为海洋光学系统性能的进一步提升带来了挑战。在海水信道中,不仅吸收与散射作用较强,而且信道中可能有湍流、气泡等动态变化的干扰因素。为应对这些挑战,一方面可通过时间或空间方法提高信噪比;另一方面,时空信息转换的方法有利于提升系统的性能。文中对以上解决方案进行综述,并指出海洋光学系统的发展趋势。     

水下无线光通信系统研究进展

水下无线光通信作为一种新兴的高速水下无线通信技术,在海洋生态环境监测、资源勘测以及军事作战等方面的作用不可小觑,并已成为全世界竞相争夺的关键性技术。对目前常用的3种水下无线通信方式进行比较,介绍了水下无线光通信的信道特性,并阐述水下无线光通信系统中光源、调制、信道编码以及探测等关键技术的研究进展。总结了水下无线光通信技术的发展趋势,为未来水下无线光通信系统的深入研究和实用化提供了参考。     

水下无线光通信物理层安全技术前沿进展

随着水下无线光通信技术研究的深入,其相关的安全性问题获得了日益增长的关注。通过借鉴陆上无线光技术的研究经验,越来越多的研究人员积极将物理层安全技术引入到水下无线光通信领域,取得了一系列特色突出的研究成果。为了全景式呈现水下无线光通信物理层安全技术前沿进展,文中分别从全水下无线光通信,空-水无线光通信,陆-水无线光通信等分类场景的物理层安全技术进行了综述性讨论。最后,文中给出了推进水下无线光通信物理层安全技术进一步发展所要应对的主要挑战及潜在方案。     

多幅度数字脉冲间隔调制的水下无线光通信研究

为了研究适用于水下无线光通信的调制方式,采用分析水下无线光通信的信道模型、并推导该信道中用多幅度数字脉冲间隔调制方式的误包率表达式、带宽利用率和功率利用率的方法,对不同调制方式进行了理论分析比较.结果表明,多幅度数字脉冲间隔调制的带宽利用率和功率利用率最高.这一结果对选择适合用于水下无线光通信的调制方式是有帮助的.     

水下无线光通信系统初探

本文描述了水下无线光通信的概念及系统架构,在与地上无线光通信比较的基础上,重点讨论用于水下无线光通信的滤光器及水下光通路的建模。     

一种改进的OFDM水下可见光无线通信系统

在水下直流偏置光无线通信正交频分复用(UOWC-DCO-OFDM)系统中,为了保证光信号在发射端具有较低峰均比(PAPR)并在水下可进行远距离低误比特率传输,采用了子载波预留、最小二乘算法(TR-LSA)与压扩变换相结合的方法,同时运用优化的神经网络对水下环境进行信道估计,并基于该方法在接收端设计信道均衡器,以应对水下...     

大气无线光通信系统中一种正交空时分组码编译方法

为了降低湍流对大气无线光通信的影响,提高无线光通信系统性能,提出了一种4发射天线、4接收天线的无线光多发射多接收系统模型,针对该模型设计了一种正交空时分组码(OSTBC)编译方法,并对该码的平均误比特性能进行了仿真分析。结果表明,该方案具有很大的分集优势,可获得的最大分集度为16,达到了4发4收系统所能获得的最大空间分集增益,同时该编码方法与传统的Alamouti方案一样能实现最大传输速率。通过对译码算法进行简单修改,OSTBC编译方法也可以应用在接收天线数目为1,2或3个的多光束发射和接收系统中。     

流形学习在浅海水声通信中的应用

在复杂的浅海环境中,水声信道具有强烈的空变和时变特性,致使水声通信系统的鲁棒性很难得到保证。该文不同于依赖复杂信道编码和信道均衡手段的传统水声通信算法,将流形学习思想应用于高维海洋环境参数空间刻画及信号空间映射中,为水下数据传输提出创新方案。从声场角度出发,结合浅海实验数据,分析通信信号时空起伏特性,研究环境参数空间和声场信号空间的内在关系,提出了基于非线性流形学习算法增加合理的物理约束,结合信道稀疏特性,对于高维非线性水声信号系统的冗余维度信息进行维数约简,映射到稳定的低维目标空间,降低信道时空起伏对通信系统的影响。仿真和实验结果验证了算法的可靠性和有效性。     

水下复合信道对GMSK无线光通信系统性能的影响

The absorption and scattering of light in seawater channel cause signal attenuation, and the turbulence of seawater causes signal amplitude fluctuation, both of which will reduce the bit error rate (BER) performance of underwater wireless optical communication (UWOC) system. The effects of the two channel characteristics on the signal performance were considered comprehensively, and a method was proposed to equate the transmission distance and turbulence probability density function to the system signal-to-noise ratio (SNR) and turbulence noise, and then the signal attenuation and turbulence noise were combined into the signal waveform to establish the underwater composite channel signal transmission model. According to the experimental system parameters, the signal transmission waveforms of Gaussian minimum frequency shift keying (GMSK) modulation under composite channel were simulated, and the one-bit difference demodulation algorithm was used to compare the demodulated waveforms with the original waveform, and the influence relationships of composite channel on the system BER performance was analyzed. The simulation experiment results show that, compared with on-off keying modulation (OOK), pulse position modulation (PPM), GMSK system can obtain the SNR gain of 3.3 dB, 4.8 dB respectively only in the attenuation channel with seawater attenuation coefficient of 0.151 m?1. Under the composite channel, GMSK modulation performance is superior to OOK modulation and PPM modulation. When the water attenuation coefficient is 0.151 m?1, and turbulence intensity variance is smaller than 0.16, GMSK modulation system has no error rate limit, the system BER is decided by signal attenuation and turbulence noise and Gaussian noise together, GMSK modulation achieves SNR gain of 4.35 dB compared with PPM modulation. Furthermore, turbulence intensity variance is greater than 0.16, system BER arrives limit, which value is determined by the turbulence intensity, and the limit value of BER increases nonlinearly with the increase of turbulence intensity.     

Minimization of Energy Consumption for OOK Transmitter Through Minimum Energy Coding

Presently employed underwater communication systems suffer from issues such as low data rates and short communication ranges. In this paper, a novel hybrid underwater intelligent communication system is proposed and modeled to address both issues. The proposed system provides higher data rate, longer communication range and secure data transmission by employing optical fiber, underwater free space optics (UFSO) and free space optics (FSO). An intelligent routing mechanism governed by Tabu search (TS) algorithm is used for optical path selection based on data traffic, data rate and communication length to maintain a desired quality of service (QoS) while ensuring security of data transmission. For, modeling, optical fiber channel, priority aware (PA) scheduling algorithm for packet-switched optical network (PSON) for data transmission is used whereas for the FSO channel modeling, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) and On–Off Keying (OOK) are used.To simulate underwater turbulent conditions for UFSO channel, scintillation model with gamma-gamma distribution (GGD) is applied. A data rate of 10 Gbps with BER of 10^–9 has been achieved for communication ranges of 140 and 200 m for the cases of turbulent and non-turbulent water conditions. In each of the cases, QoS meeting IEEE standards is ensured.

     

RoFSO系统中4FSK仿真及其误比特率性能分析

将射频技术应用到自由空间光通信具有独到的优势。为了研究自由空间光载射频技术,在四进制频移键控调制解调理论基础上,以自由空间光通信为应用背景,采用仿真,从时域角度对四进制频移键控系统进行了编码及解码研究,并推导了经过高斯噪声和瑞利信道后系统误比特率及信道容量。两种解调法的系统误比特率仿真结果表明,当信噪比为12dB时,过零检测法的系统误比特率达到10-15,明显优于相干解调法。     

近场无线电通信多普勒衰减抑制优化仿真研究

近场源无线电通信的多普勒衰减有效抑制可以提高无线电通信的质量,提高传输增益。提出一种基于主动时间反转镜的近场无线电通信多普勒衰减抑制算法,构建无线电通信信道模型,采用主动时间反转镜的空间聚焦特性进行多普勒衰减抑制,降低通信传输的误码率,实现算法改进。仿真结果表明,该算法随着通信距离增长,信噪比减小,多普勒衰减得到有效抑制,通信传输的失真较小。     

基于激光通信的视频信号传输速度预测方法

为了提高激光通信系统视频信号传输速度自动预测能力,提出一种基于小波分析和高阶谱特征提取的激光通信系统视频信号传输速度自动预测方法。采用一阶近似分布源视频检测方法进行激光通信系统视频传输信号的降噪处理,对降噪输出的视频传输信号进行特征分解和多维测度信息配准,结合小波多层重构方法进行激光通信视频信号的重组,提取视频传输信号的相干分布源特征,根据提取的激光通信视频信号的相干分布源特征进行自动匹配,实现对激光通信系统视频信号传输速度的自动预测。仿真结果表明,采用该方法进行激光通信系统视频信号传输速度自动预测的准确性较好,对激光通信视频信号的分辨能力较好,提高了激光通信系统的视频信号传输速度的预测性能。     

水下激光距离选通成像系统的模型与极限探测性能研究

为了改善现有水下激光距离选通成像建模方法在收发时序和器件特性方面的不足,提出了一种改进的系统模型。该模型以一维(1D)方波信号为研究对象,通过计算该信号的输出信噪比来评价成像系统的性能。模型考虑了水下激光脉冲的时域展宽和增强型电荷耦合装置(ICCD)的增益噪声特性以对现有模型的不足进行改进。通过模拟计算与实际水下激光距离选通成像系统所采集的图像相对比的方法验证了模型正确性,又通过对系统在不同水质下极限探测距离的仿真计算表明距离选通技术对人形暗目标的探测、识别和认清距离达到了9,7.5和7个衰减长度,从而证明了距离选通技术能够有效探测劣质水况下的中小目标。