一分钟带你了解水下光通信
2023.01.09
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  随着可开发土地资源的日益稀缺,大多数国家将开发利用海洋资源作为重大发展战略,水下光通信技术应运而生,在信息化和大数据时代,传统的水下有线通信由于成本高、速率低、体积大、多普勒效应显着等问题已不能满足发展需要,相反,水下光通信技术正在兴起,发展势头良好。

  水下光通信技术是一种新型的无线通信技术,以可见光信息为载体,调制高速脉冲数字编码,通过水下通道高速传输信息。具有速度快、体积小、成本低、容量大等优点,然而,由于水里的环境复杂多变,稳定、可靠、高速的技术和水下光通信的工程应用亟待突破,是一款用于工程应用的高稳定性终端。突破了如何保证速度、距离、误码率和系统可靠性等一系列关键技术问题。如何保证速率?硬件响应速度、接口吞吐率和调制解调往往是通信系统速度的主要制约因素。发射机器利用高速光源驱动电路和并联电流驱动结构,调制带宽高达200MHz,接受机器利用高灵敏度检测器,响应速度快;突破了接口限制流量的瓶颈。通过高速信号处理电路实现高速调制解调技能,利用多通道并行处理架构,既充分发挥了FPGA的优势,又提高了实时性信号处理的处理速度;既利用了PPM的高功率利用率,又解决了OOK抗干扰性差的问题;同时,复用技术的灵活使用,不仅大大提高了系统通信速度,而且大程度地降低了硬件要求和设计成本。

  发射端光功率高、信道衰减小、接收端光功率转换效率高是保证长通信距离的主要因素,产品利用调制效率高的光源,保证发射机的大功率,利用水下衰减低的蓝绿波段,保证通道衰减小;接收端利用高灵敏度检测器,可检测微弱信号,并通过数据预处理和抗干扰强解调算法,提高接收端的光功率转换效率。

  是海洋观测系统发展的关键,借助海洋观测系统,可以收集海洋学数据、环境污染、气候变化、海底异常地震和火山活动、海底目标探测和远距离图像传输。

  可见,水下光通信在民用、科研和军事领域有着广阔的前景。由于水里面复杂的环境,通信系统的有效信息传输速率往往成为瓶颈,这与日益增长的水下通信需求相矛盾。例如,潜艇的控制需要100bps以上的数据速度,水下传感器网络的数据速率将超过8kps,声音和图像信息的传输需要更高的数据传输速度。由于传播介质的不同,会采用陆地和空中常用的微波和超短波通信方式,会带来很大的衰减。