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水下激光通信信道特性分析与研究

时间:2020-05-22 作者:王菲 浏览量:3396

随着水下捕捞、水下探测、水下安防等在经济、科学、军事领域的影响愈加明显,ROVAUV技术得到快速应用,特别是近些年来,新兴的水下无线传感网络技术的发展,水下通信技术已成为当前水下信息获取的关键技术。目前普遍使用的水下声学通信方法在水下通信中虽具有通信距离远、通信可靠性高等优点,但是水下声学通信传输速率低、可用带宽有限。为获得连续、高分辨率、系统的水下观测资料,需要研究高速大容量的水下通信技术。

蓝绿激光在水中的穿透能力强,工作频率高,方向性好,传送信息量大,抗干扰能力强,在水下的传输速率可达Gbps级别,使得对于图像、音频等大信息容量数据的高速传输成为可能,因此是一种较理想的水下通信方式。


由于海水信道的衰减特性对光信号的传输距离和接收功率有不同的影响。根据海洋水域的海水水质参数,分析蓝绿激光在海水信道中的衰减特性。利用蒙特卡洛法模拟蓝绿激光在海水信道中的传输过程,得到在一定海水水质参数时,海水中激光传输距离、任意接收位置和接收功率之间的二维传输模型。根据该传输模型可得到一定海水水质的衰减系数,及光斑扩展与传输距离的关系。利用此模型可快速得到某一海水水质条件下,任意传输距离,任意接收位置的接收光功率,为水下无线光通信系统的设计提供必要的参考数据。



固定接收机在光斑的某一位置上,在海水信道的二维无线激光传输模型中,基于蓝绿激光的海水信道的衰减系数随传输距离的变化呈线性关系,且衰减系数为3.045dB/m。在理论传输模型中,蓝绿激光在海水中的衰减与传输距离呈线性关系,并且衰减系数接近3dB/m,由此可见两者完全吻合

由于海水信道的理论传输模型中,并未体现出接收光功率随光子位置变化的关系,而二维无线激光传输模型体现的是接收机接收光功率和激光传输距离与光子位置的变化关系,弥补了理论传输模型的不足之处。