基于低密度奇偶校验码和脉冲位置调制的水下长距离光通信系统设计 被引量：20

1

作者 米乐 胡思奇 +1 位作者 周田华 陈卫标 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期219-225,共7页

基于蒙特卡罗方法对水下激光脉冲长距离传输进行了模拟仿真。根据激光脉冲在水下的展宽情况及脉冲能量的变化规律,系统采用波长为532 nm、单脉冲能量为1 mJ的全固态脉冲激光器作为发射光源,采用口径为100 mm、接收视场角为15°的望... 基于蒙特卡罗方法对水下激光脉冲长距离传输进行了模拟仿真。根据激光脉冲在水下的展宽情况及脉冲能量的变化规律,系统采用波长为532 nm、单脉冲能量为1 mJ的全固态脉冲激光器作为发射光源,采用口径为100 mm、接收视场角为15°的望远镜作为接收机。采用现场可编程门阵列(FPGA)进行低密度奇偶校验码(LDPC)编码和脉冲位置调制(PPM),经光电转换及采样后的接收端信号被发送到上位机进行后处理。最后,基于研制的实验系统开展了水池实验,以验证系统性能。理论与实验结果表明,在JerlovⅡ类水质条件下,误码率情况相同时LDPC编码与PPM相结合的通信系统可获得2.34 dB的编码增益。实验证明该系统可以实现水下130 m处误码率低于10^(-5)的可靠通信。 展开更多

关键词 光通信 水下激光通信 低密度奇偶校验码编码 脉冲位置调制 蒙特卡罗法

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水下激光通信系统研究进展 被引量：16

2

作者 曾凤娇 杨康建 +3 位作者 晏旭 赵孟孟 杨平 文良华 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第3期15-26,共12页

由于各国愈发重视海洋安全和领土安全问题,水下激光通信发挥着越来越重要的作用。在复杂的海洋环境中实现信息高速和安全的传输是水下激光通信亟待研究的课题。梳理了国内外水下激光通信系统的发展历程,总结了系统的技术优势,给出了通... 由于各国愈发重视海洋安全和领土安全问题,水下激光通信发挥着越来越重要的作用。在复杂的海洋环境中实现信息高速和安全的传输是水下激光通信亟待研究的课题。梳理了国内外水下激光通信系统的发展历程,总结了系统的技术优势,给出了通信原理,分析了影响系统性能的关键技术。最后指出未来的水下激光通信系统将具有更高的通信速率、更低的误码率、更远的通信距离、更大的容量、更小的功耗和更小的体积等优点,并从点对点通信发展到组网式通信。 展开更多

关键词 光通信 水下激光通信 通信速率 误码率 通信距离

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基于可见光的水下激光传输信道的特性分析 被引量：13

3

作者 王菲 杨祎 +2 位作者 段作梁 朱云周 高卓 《光通信技术》 北大核心 2016年第3期26-28,共3页

分析激光束在海水光学信道中的吸收特性和散射特性,研究在不同波长下的不同杂质和不同杂质浓度与信道衰减特性关系,建立了激光信号海水信道传输模型。利用该模型,根据实际系统参数对波长530nm的信号传输特性进行了仿真分析,得到了不同... 分析激光束在海水光学信道中的吸收特性和散射特性,研究在不同波长下的不同杂质和不同杂质浓度与信道衰减特性关系,建立了激光信号海水信道传输模型。利用该模型,根据实际系统参数对波长530nm的信号传输特性进行了仿真分析,得到了不同波长时的系统接收功率范围,及530nm波长时系统在不同灵敏度下的传输距离。 展开更多

关键词 激光束 海水信道 水下激光通信

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水下激光通信最大比合并分集接收性能分析及仿真 被引量：11

4

作者 胡思奇 周田华 陈卫标 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期201-208,共8页

受海水吸收和散射的影响,长距离水下通信时信号幅度下降,信噪比(SNR)降低,最终导致水下激光通信系统的误码率(BER)提升,最远通信距离受限。为此,提出将最大比合并(MRC)分集接收技术应用于水下激光通信系统。分析和研究了在水体吸收和散... 受海水吸收和散射的影响,长距离水下通信时信号幅度下降,信噪比(SNR)降低,最终导致水下激光通信系统的误码率(BER)提升,最远通信距离受限。为此,提出将最大比合并(MRC)分集接收技术应用于水下激光通信系统。分析和研究了在水体吸收和散射的综合作用下,MRC空间分集接收技术相对于等增益合并(EGC)空间分集接收技术对水下激光通信系统接收器性能的改善。推导了MRC加权系数分配方式,分析了接收支路数目与系统BER性能的关系,采用蒙特卡罗法对波长为532nm的绿光在IB型水质下100m处六路分集接收器中MRC相对于EGC的性能改善进行了仿真,并仿真了在Jerlov IB和II类水质下两种分集合并技术BER随通信距离的变化。由理论分析和仿真结果可知,MRC可以根据各路接收SNR情况更合理地分配加权系数,达到合并后的最佳SNR。在同等BER要求下,MRC可以提高水下激光通信的最远传输距离,在同等传输距离下,MRC可以降低通信系统的BER,为水下长距离激光通信系统的工程化提供了一种解决方案。 展开更多

关键词 光通信 水下激光通信 最大比合并分集接收 蒙特卡罗法

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水下激光通信系统最大通信距离的快速估计（英文） 被引量：10

5

作者 胡秀寒 胡思奇 +3 位作者 周田华 贺岩 朱小磊 陈卫标 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期175-183,共9页

为了快速评估水下激光通信系统的最大通信距离,提出了一种半解析的方法。对于给定的水下光学信道,仅仅需要进行两次仿真就可以获得系统的最大通信距离。即使系统参数改变,也不再需要进行额外仿真。根据水下光学信道参数,通过简单的数学... 为了快速评估水下激光通信系统的最大通信距离,提出了一种半解析的方法。对于给定的水下光学信道,仅仅需要进行两次仿真就可以获得系统的最大通信距离。即使系统参数改变,也不再需要进行额外仿真。根据水下光学信道参数,通过简单的数学运算获得了两个参考距离。并针对每个参考距离各进行了一次仿真。最后根据理论分析和仿真结果,推导出了最大通信距离的计算公式。为了验证该计算方法的有效性,将计算结果与实验结果进行了对比。对比结果表明两者吻合得很好,故所提出的半解析方法的有效性得以证实。 展开更多

关键词 光通信 水下激光通信 半解析方法 最大通信距离 蒙特卡罗法

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水下短距离高速激光通信系统的研究与实现 被引量：7

6

作者 马春波 王永辉 +1 位作者 敖珺 王德令 《光通信技术》 北大核心 2016年第4期52-55,共4页

针对水下短距离(≤50m)无线光通信的应用需求,提出了一种实用的调制驱动电路,对电路结构进行了详细说明。设计开发了一套基于DSP和FPGA的激光通信系统,编写了通信协议,并对整个通信系统进行了测试,验证了其可行性。

关键词 水下 短距离 激光通信 高速率

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水下激光通讯发射接收系统 被引量：5

7

作者 黄晓圣 王汝霖 +1 位作者 徐仁声 刘金涛 《青岛海洋大学学报（自然科学版）》 CSCD 1998年第4期651-656,共6页

报导了可用于水下激光通讯的由８９ｃ５１单片机控制的全双工水下激光通讯系统实验装置。系统能有效的消除水下背景光的影响，并具有３～４个数量级动态范围的自动增益放大能力以更有效地接收水下激光通讯信号。能在水下以较高的数据传... 报导了可用于水下激光通讯的由８９ｃ５１单片机控制的全双工水下激光通讯系统实验装置。系统能有效的消除水下背景光的影响，并具有３～４个数量级动态范围的自动增益放大能力以更有效地接收水下激光通讯信号。能在水下以较高的数据传输率传递信息，数据传输率可以用软件调整，最大数据传输率为１９．２ｋＢｉｔｓ／ｓ。 展开更多

关键词 水下激光通讯 自动增益控制 发射接收系统

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水下激光通信中脉冲时域展宽的模拟计算方法 被引量：6

8

作者 李仅伟 毕卫红 任炎辉 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期569-572,共4页

针对激光脉冲在水下传输时导致脉冲的时域展宽,严重地影响了水下激光通信的性能。以蒙特卡罗模拟为手段,在一定的水质条件下,对激光脉冲经过不同传输距离后的脉冲宽度进行了计算机模拟,模拟结果与实验测量数据相符,精确度高于其他方法,... 针对激光脉冲在水下传输时导致脉冲的时域展宽,严重地影响了水下激光通信的性能。以蒙特卡罗模拟为手段,在一定的水质条件下,对激光脉冲经过不同传输距离后的脉冲宽度进行了计算机模拟,模拟结果与实验测量数据相符,精确度高于其他方法,该方法尤其适用于激光脉冲远距离传输的情况,证明了该方法可准确地计算激光脉冲展宽后的脉宽值,能有效地提高水下激光通信的性能。 展开更多

关键词 水下激光通信 时域展宽 蒙特卡罗 散射作用

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水下光通信技术研究 被引量：1

9

作者 刘润芃 佟首峰 +1 位作者 张鹏 王天枢 《光通信研究》 2023年第4期11-13,78,共4页

水下光通信是一种新兴且可行的水下通信技术,近年来发展迅速。建立高性能、实用的水下光通信系统,需要从器件到系统,从内部调制到外部环境的综合考虑和优化设计。文章从水下光通信系统的发射机和接收机、调制格式和水下信道等方面综述... 水下光通信是一种新兴且可行的水下通信技术,近年来发展迅速。建立高性能、实用的水下光通信系统,需要从器件到系统,从内部调制到外部环境的综合考虑和优化设计。文章从水下光通信系统的发射机和接收机、调制格式和水下信道等方面综述了水下光通信目前面临的难题,对提高水下光通信的通信距离、通信速率和通信稳定性3个方面关键技术进行了分类和总结,并提出了可以实现的解决方法,为后续系统设计和实验研究提供了参考。 展开更多

关键词 水下光通信 通信技术 激光通信 单光子探测器

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复杂水质条件下蓝绿激光通信传输特性研究

10

作者 任彦儒 宗思光 +1 位作者 梁善永 李斌 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期355-361,共7页

由于水下通信信道的复杂性,水下激光通信面临功率衰减和通信距离受限的问题。论文采用蒙特卡洛方法建立了水下高斯光束传输仿真模型,基于该模型重点研究了海水类型、衰减系数、传输距离、接收孔径对接收光功率衰减的影响规律。结果表明... 由于水下通信信道的复杂性,水下激光通信面临功率衰减和通信距离受限的问题。论文采用蒙特卡洛方法建立了水下高斯光束传输仿真模型,基于该模型重点研究了海水类型、衰减系数、传输距离、接收孔径对接收光功率衰减的影响规律。结果表明:在纯净海水、远海海水、沿岸海水和港口海水中,随着海水浑浊程度的增加,仿真得到的有效传输距离减少,光功率衰减增加;在文中设定的海水衰减系数下,当海水的吸收系数大于散射系数时,有效传输距离减少,光功率衰减增加;当接收孔径小于光束直径时,接收光功率随接收孔径的增加而增加,当接收孔径大于光束直径时,接收光功率不再随接收孔径的增加而变化。 展开更多

关键词 水下激光通信 蒙特卡洛模型 复杂水质 衰减系数 接收孔径

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水下无线光通信关键技术研究 被引量：3

11

作者 丁春全 《光学与光电技术》 2017年第6期14-18,共5页

简要阐述水下无线光通信国内外研究现状,指出蓝绿激光通信具有隐蔽性高、速率快、体积小等优势。分析了水下信道无线光的传输特性,对海水中激光衰减的来源进行了描述。根据系统框架,提出水下无线光通信的关键技术研究以及解决方案,分别... 简要阐述水下无线光通信国内外研究现状,指出蓝绿激光通信具有隐蔽性高、速率快、体积小等优势。分析了水下信道无线光的传输特性,对海水中激光衰减的来源进行了描述。根据系统框架,提出水下无线光通信的关键技术研究以及解决方案,分别对高效自适应蓝绿光光源、通信链路方式以及超窄带原子滤波技术进行了研究。对日后水下无线光通信的研究提供了思路。 展开更多

关键词 水下通信 光通信 蓝绿激光 信道传输特性 原子滤光 通信链路

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水下激光通信系统接收机倾角及位置对接收光功率的影响研究 被引量：2

12

作者 任彦儒 宗思光 +1 位作者 梁善永 李斌 《半导体光电》 CAS 北大核心 2022年第6期1184-1189,共6页

采用蒙特卡洛方法建立了水下高斯光束传输仿真模型,基于该模型重点研究了接收机倾角和接收机位置对接收光功率的影响规律。仿真结果表明:在水下信道中,当接收机探测器阵面与激光出射角垂直时,接收光功率最大,随着接收机探测器阵面倾斜... 采用蒙特卡洛方法建立了水下高斯光束传输仿真模型,基于该模型重点研究了接收机倾角和接收机位置对接收光功率的影响规律。仿真结果表明:在水下信道中,当接收机探测器阵面与激光出射角垂直时,接收光功率最大,随着接收机探测器阵面倾斜角度的增加,接收光功率逐渐减小;当接收机沿着Y轴方向正向移动时,且接收机在激光束的直径范围内时,接收光功率不变;当接收机在激光束的直径范围外时,接收光功率随着接收机偏离原点距离的增加而减小。仿真结果可为水下激光通信工程实践提供参考依据。 展开更多

关键词 水下激光通信 蒙特卡洛模型 接收机倾角 接收机位置 接收光功率

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LDPC码在水下激光通信中的研究 被引量：2

13

作者 孙丽华 陈名松 +1 位作者 李天松 易淼 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期604-606,共3页

为了研究低密度奇偶校验码在水下激光通信系统中的性能,采用软判决迭代译码算法对系统误比特率进行了仿真,并对水下激光通信的信道模型和低密度奇偶校验码的编译码方式进行了探讨。在一定码长和调制阶数条件下,当信号光子数 n_s 增大时... 为了研究低密度奇偶校验码在水下激光通信系统中的性能,采用软判决迭代译码算法对系统误比特率进行了仿真,并对水下激光通信的信道模型和低密度奇偶校验码的编译码方式进行了探讨。在一定码长和调制阶数条件下,当信号光子数 n_s 增大时,可以使误比特率降到10^(-5)以下。结果表明,通过利用光电检测输出的软信息进行低密度奇偶校验软判决译码可以明显地降低系统误比特率。 展开更多

关键词 光通信 水下激光通信 低密度奇偶校验码 脉冲编码调制 软判决译码

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大功率水下激光通信发射系统研究 被引量：1

14

作者 李碧丽 贺锋涛 +1 位作者 朱云周 高卓 《自动化与仪器仪表》 2022年第2期30-32,47,共4页

水下无线光通信已成为实现水下高速数据通信链路的重要技术。由于水下无线光链路损耗大,散射效应显著,同时由于水下无线光信道对信号产生畸变和衰减,影响传输距离和速率。针对水下无线光信号在海水中衰减大、传输距离受限的问题,对水下... 水下无线光通信已成为实现水下高速数据通信链路的重要技术。由于水下无线光链路损耗大,散射效应显著,同时由于水下无线光信道对信号产生畸变和衰减,影响传输距离和速率。针对水下无线光信号在海水中衰减大、传输距离受限的问题,对水下大功率激光通信发射系统开展了专门研究,突破了长距离高速水下激光通信大功率发射的关键技术,以提高水下高速无线光通信系统的传输距离,满足水下长距离高速无线光通信对发射系统的性能要求。 展开更多

关键词 大功率 水下 激光通信 发射系统

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水下近距离高速激光通信对准技术研究 被引量：2

15

作者 李碧丽 郝东 +1 位作者 朱云周 高卓 《自动化与仪器仪表》 2021年第9期17-20,共4页

激光收发装置间的对准技术是水下高速无线光通信系统中的关键技术。由于该系统水下激光通信的数据传输速率高达Gbit/s,收发装置间的对准精度要求很高。通过对光学收发对准影响因素的理论分析,提出了新的光收发对准技术解决方法。发射端... 激光收发装置间的对准技术是水下高速无线光通信系统中的关键技术。由于该系统水下激光通信的数据传输速率高达Gbit/s,收发装置间的对准精度要求很高。通过对光学收发对准影响因素的理论分析,提出了新的光收发对准技术解决方法。发射端激光发射模块发出的激光通过特定的激光扩束准直器,将发射激光束扩展为较粗的光束,在接收端的前端加球透镜汇聚接收,且接收端光纤采用模场直径较大的多模光纤,有效降低了对准难度,提高了光信号的耦合效率。根据该方法研制了收发装置样机,并对样机进行了通信性能测试和验证。该项技术的突破为水下高速无线激光通信应用奠定了技术基础。 展开更多

关键词 水下 高速 激光通信 对准技术

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水下无线通信技术的研究与展望 被引量：1

16

作者 朱凯凯 《现代传输》 2022年第6期51-53,共3页

水下无线通信已经逐步成为全世界现代通信的需要。在网络化战争情况下,潜艇对潜艇、舰艇对潜艇和卫星对潜艇的通信已成为当前最具挑战性和必要性的技术之一。本文介绍了影响常用水下通信技术性能的关键要素,总结了不同水下通信技术的特... 水下无线通信已经逐步成为全世界现代通信的需要。在网络化战争情况下,潜艇对潜艇、舰艇对潜艇和卫星对潜艇的通信已成为当前最具挑战性和必要性的技术之一。本文介绍了影响常用水下通信技术性能的关键要素,总结了不同水下通信技术的特点,分析了水下激光通信技术的优势,梳理了近期国内外水下激光通信技术的研究成果,最后指出水下激光通信技术未来的发展方向是进行多学科、多领域融合研究,保障系统拥有更大的传输范围、更高的传输速率、更大的传输容量、更小的功耗和更小的体积。 展开更多

关键词 水下激光通信 衰减 传输范围 传输速率 带宽

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激光通信数字环时隙同步器环路滤波器设计 被引量：1

17

作者 何大可 王福昌 +1 位作者 黄本雄 黄铁侠 《华中理工大学学报》 CSCD 北大核心 1996年第10期62-65,共4页

以５１系列单片机为硬件平台，设计了均值法、三点法和筛选法三种数字环路滤波器算法，分析了采用这三种环路滤波器算法的数字锁相环时隙同步器的性能指标并进行了计算机仿真．仿真和实验结果表明，采用筛选法的时隙同步器具有较快的捕... 以５１系列单片机为硬件平台，设计了均值法、三点法和筛选法三种数字环路滤波器算法，分析了采用这三种环路滤波器算法的数字锁相环时隙同步器的性能指标并进行了计算机仿真．仿真和实验结果表明，采用筛选法的时隙同步器具有较快的捕获速度和最好的抗噪性能。 展开更多

关键词 激光通信 时隙同步器 数字环路滤波器

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水下光通信的信道分析研究 被引量：1

18

作者 王菲 《数字通信世界》 2021年第7期19-19,33,共2页

分析了海水中不同组成物质在海水信道中的光学特性,以及其特性对光通信传输的影响,并根据水下光学通信研究领域的现状,对海水信道的光学特性会对光通信传输造成的影响进行了总结,仿真分析了水下不同成分对光传输的影响,得出了不同区域... 分析了海水中不同组成物质在海水信道中的光学特性,以及其特性对光通信传输的影响,并根据水下光学通信研究领域的现状,对海水信道的光学特性会对光通信传输造成的影响进行了总结,仿真分析了水下不同成分对光传输的影响,得出了不同区域、不同深度对水下光传输有不同的影响,对以后水下激光通信信道的研究有一定的借鉴意义。 展开更多

关键词 水下激光通信 海水信道 MATLAB仿真

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基于PPM-TDM技术的水下激光通信系统研究

19

作者 郎磊 罗亚赛 +1 位作者 贾倩 张若愚 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2014年第11期43-45,共3页

提出了使用多台相同脉冲激光器的脉冲位置-时分复用(PPM-TDM)技术,以TDM的形式充分利用激光脉冲的时间间隔,提高了水下激光通信速率。比较了不同激光脉冲宽度和脉冲调制阶数对系统性能的影响,验证了PPM-TDM技术在水下激光通信系统中应... 提出了使用多台相同脉冲激光器的脉冲位置-时分复用(PPM-TDM)技术,以TDM的形式充分利用激光脉冲的时间间隔,提高了水下激光通信速率。比较了不同激光脉冲宽度和脉冲调制阶数对系统性能的影响,验证了PPM-TDM技术在水下激光通信系统中应用的可行性。 展开更多

关键词 水下激光通信 脉冲位置-时分复用 蓝绿脉冲激光器

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分集阵列式水下激光通信光学接收天线设计 被引量：11

20

作者 贺锋涛 石文娟 +1 位作者 朱云周 张建磊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期33-39,共7页

针对水下无线激光通信系统中对准困难的问题,提出了一种分集阵列式光学接收天线,在光学设计软件Zemax中分别设计出了复合光学接收天线和分集阵列式光学接收天线的光学结构,分析了复合光学接收天线和分集阵列式光学接收天线的视场角、聚... 针对水下无线激光通信系统中对准困难的问题,提出了一种分集阵列式光学接收天线,在光学设计软件Zemax中分别设计出了复合光学接收天线和分集阵列式光学接收天线的光学结构,分析了复合光学接收天线和分集阵列式光学接收天线的视场角、聚光效率以及光源移动范围,并且通过实验和Matlab仿真给出两种光学接收天线的聚光效率随光源径向移动范围和光源入射角的关系,结果表明:当光源尺寸10 mm时,复合光学接收天线的聚光效率是0.06%,接收视场角是±6°,光源径向移动范围是±6 mm;分集阵列式光学接收天线的聚光效率是0.06%,接收视场角是±16°,光源径向移动范围是±22 mm。因此分集阵列式光学接收天线更适用于水下激光通信系统。 展开更多

关键词 水下无线激光通信 分集阵列式光学接收天线 视场角 聚光效率

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