基于LED的高速水下光通信系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、無線通信技術(shù)在近代歷史上經(jīng)歷了大幅度的飛躍。近一個世紀以來，通過建立地面無線電鏈接，無線鏈接和網(wǎng)絡的新型應用在軍事，商業(yè)和科學領(lǐng)域取得了很大的成功。這些新型應用的成功主要歸因于數(shù)十年人類對射頻（RF）傳輸?shù)难芯?。然而，由于射頻能量在海水中高度衰減，無線鏈路一直局限于水上應用。為了實現(xiàn)無線水下通信，必須尋求其他方法。
　　無線水下通信目前主要分為三種，包括水下光通信，水聲通信以及水下電磁波通信。這三種方法都有各自的特點和應用場合。其

2、中，水下光通信在沿海水域通信中得到大量應用。雖然其通信范圍在渾濁的水中只能達到幾米，但帶寬卻可以很高（明顯高于聲學方法），而且可以改變操作，在諸如平臺之間的短距離通信應用中是可行的。這些平臺包括無人水下航行器（UUV），潛艇，艦船，浮標，對接站和潛水員等。
　　這篇論文將介紹一種基于LED的光通信方法，作為在高速、中等距離、低功率、更簡單的通信系統(tǒng)設計中的改進方法得以應用。為了達到在至少10米的距離范圍內(nèi)傳輸1 Mbp數(shù)據(jù)速率，將

3、使用基于發(fā)射系統(tǒng)的超亮藍色發(fā)光二極管和基于接收系統(tǒng)的藍色增強型光電二極管。通過在水下的測試結(jié)果表明，在13米范圍內(nèi)成功接收至少3Mbps數(shù)據(jù)傳輸。如果改進測試環(huán)境，可能會得到更為理想的結(jié)果。
　　具體完成的工作如下：
　　1、探討水下無線通信的主要方法，包括對水聲通信技術(shù)，無線電波技術(shù)的介紹。分析研究水下光傳播的特性，包括光的吸收和散射，以及一些其他因素對光傳播產(chǎn)生的衰減影響。通過分析不同的水下通信信道優(yōu)缺點，為水下無線光通

4、信系統(tǒng)的設計提供理論基礎。
　　2、利用二進制啟閉鍵控原理設計光發(fā)射機系統(tǒng)，通過比較發(fā)光二極管和激光二極管兩者的性能，最終采用發(fā)光二極管作為發(fā)射機光源。選擇場效應管作為LED驅(qū)動，通過USB-TTL轉(zhuǎn)換，將發(fā)射數(shù)據(jù)傳輸至電路系統(tǒng)中，完成并測試發(fā)射機系統(tǒng)。
　　3、構(gòu)建光接收機系統(tǒng)，選擇光電二極管作為光電探測器，經(jīng)過電流-電壓轉(zhuǎn)換器，將光電二極管傳輸?shù)碾娏餍盘栟D(zhuǎn)化為電壓信號，再經(jīng)過反相電壓放大器將一個負電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)檎妷翰?/p>