發(fā)布時間：2017-11-21 04:04

  本文關(guān)鍵詞：模數(shù)信號水下無線光通信研究

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【摘要】：隨著科技的進步以及對海洋資源的探測與開發(fā),我國已在海底資源探測、海底傳感器網(wǎng)絡(luò)、水下無人機以及核潛艇等方面取得了一定的成就,這些成就的取得均離不開信息的水下無線傳輸。目前,常用的水下無線通信方式主要有長波通信、水聲通信、光通信三種。水下光通信以藍綠激光為信息載體實現(xiàn)信息傳輸,相比于其它通信方式,具有承載信息能力強、通信帶寬大、保密性好以及體積小等優(yōu)點,既能克服長波通信及水聲通信存在的體積大,保密性差等缺點,又能穿透水氣界面實現(xiàn)空中與水下的無線通信,因此研究水下無線光通信系統(tǒng)具有重要意義。本文首先分析了海水信道對光波的衰減作用,使用功率計對實驗室傳輸信道的衰減系數(shù)進行了測試,并對實驗測得的衰減系數(shù)與同一光波在不同大洋水質(zhì)中的衰減系數(shù)進行了比較。在分析了傳輸信道衰減系數(shù)的基礎(chǔ)上,對水下無線光通信中常用的幾種調(diào)制方式的光發(fā)射功率、誤時隙率、傳輸信息容量以及帶寬需求進行了比較分析,得出OOK(開關(guān)鍵控調(diào)制)調(diào)制的硬件部分實現(xiàn)最為簡單、且?guī)捓寐首罡?PPM(脈沖位置調(diào)制)調(diào)制的光發(fā)射功率、誤時隙率均最低。其次,在完成理論分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一套基于OOK調(diào)制的水下無線光通信系統(tǒng),采用Lab VIEW軟件環(huán)境編程,在實驗室傳輸信道中,實現(xiàn)了文字信息的無失真?zhèn)鬏�。然�?在實現(xiàn)基于OOK調(diào)制的信息水下無線傳輸?shù)幕A(chǔ)上,利用FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)開發(fā)板,實現(xiàn)了基于PPM調(diào)制的文字信息的水下無失真?zhèn)鬏?在發(fā)送速率、發(fā)送間隔及發(fā)送內(nèi)容相同的條件下,測試了兩種調(diào)制方式發(fā)射端光源所發(fā)射光脈沖的平均功率,得出PPM調(diào)制的光發(fā)射功率遠遠小于OOK調(diào)制,且通過實驗對比發(fā)現(xiàn)PPM調(diào)制的抗干擾能力遠大于OOK調(diào)制。最后,實現(xiàn)了基于模擬調(diào)制、PWM(脈沖寬度調(diào)制)調(diào)制兩種調(diào)制的音頻信號的水下傳輸,在發(fā)送端發(fā)送內(nèi)容相同的情況下,通過對接收端接收波形分析以及對發(fā)送端光發(fā)射功率的測試,得出PWM調(diào)制比模擬調(diào)制具有更高的抗干擾能力以及更高的光功率利用率,并實現(xiàn)了基于模擬調(diào)制的模擬視頻信號在水下的實時無線光傳輸。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.1
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本文編號：1209588