水下可見光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn).pdf

1、21世紀(jì)以來，隨著世界陸地上資源的日益匱乏，使得人們對(duì)資源的開發(fā)利用不得不將重點(diǎn)從陸地轉(zhuǎn)向浩瀚的海洋。但是，對(duì)海洋的開發(fā)是需要相應(yīng)的水下技術(shù)作為支撐。水下可見光通信技術(shù)是一種新興的水下無線通信技術(shù)。它不僅克服了傳統(tǒng)水下聲學(xué)通信技術(shù)中的傳輸速率低、時(shí)延高、帶寬窄、體積大等缺點(diǎn)，相比于水下電磁波通信技術(shù)，還具有低衰減系數(shù)的優(yōu)點(diǎn)。故此，水下可見光通信技術(shù)特別適合短距離水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)之間的通信。
　　本課題采用 F5型高亮白光發(fā)光二極

2、管（LED）作為通信光源，設(shè)計(jì)并搭建了一套水下可見光通信系統(tǒng)平臺(tái)。該型 LED具有價(jià)格低廉、發(fā)光效率高、便于調(diào)制且工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，它的光譜范圍主要集中在可見光波段。系統(tǒng)接收端的光電探測(cè)器采用的是濱松公司的S9055硅PIN光電二極管。本文主要對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行了研究：
　?。?）圍繞著本課題研究的背景與意義，詳細(xì)介紹了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀以及幾個(gè)比較有代表性的研究成果。
　?。?）針對(duì)海水對(duì)光波的傳輸衰減效應(yīng)，詳細(xì)分析了海洋水體

3、中對(duì)光波衰減起主要作用的四類物質(zhì)（純海水、浮游植物、黃色物質(zhì)、懸浮顆粒）的吸收與散射模型，并采用Matlab軟件對(duì)相關(guān)模型進(jìn)行了仿真。
　?。?）對(duì)課題所選用的可重疊脈沖位置調(diào)制（OPPM）方式原理進(jìn)行了介紹，并對(duì)其調(diào)制解調(diào)的FPGA設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。解決了解調(diào)中時(shí)隙同步與幀同步兩大難點(diǎn)。接著介紹了基于CY7C68013控制的USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。
　　（4）完成了系統(tǒng)的硬件模擬電路部分的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)及調(diào)試，主要

4、包括了發(fā)射端光源驅(qū)動(dòng)電路、接收端的信號(hào)處理電路。其中信號(hào)處理電路較為復(fù)雜些，主要由流壓轉(zhuǎn)換電路、放大電路、濾波電路、整形電路組成。
　?。?）在自制長(zhǎng)1.5m、寬0.4m、水深0.4m的水箱內(nèi)對(duì)不同濁度下不同通信速率進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，其中選取的是100KHz、200KHz、300KHz的時(shí)隙通信頻率。經(jīng)測(cè)試，在時(shí)隙頻率為200KHz以下時(shí)，實(shí)現(xiàn)了清水下1.2米無誤碼通信，且最高數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)21.8kbps。隨著濁度的增加，誤碼率也