一、蓝绿激光在水下传输中的应用(论文文献综述)
宁杰[1](2021)在《水下高速蓝绿激光通信中的动态调控技术研究》文中研究指明海洋资源的采集与开发离不开水下通信。水下蓝绿激光通信作为一种以光载波传递信息的新兴水下通信方式,相比于传统的水声通信、水下射频通信具有更高的传输速率和传输带宽。同时,激光通信系统具有体积小、成本低、灵活度高的优势,使得高速蓝绿激光通信在水下环境监测、近海勘探、水下组网和军事行动上具有广阔的应用前景。然而,由于海洋环境复杂,激光通信系统的接收信号功率随通信距离、信道衰减、平台抖动、水下湍流以及水中气泡等因素的影响而动态变化,从而降低了通信系统的传输性能。本论文围绕水下环境中接收信号动态波动问题,研究了应用于水下高速蓝绿激光通信中的动态调控技术,提出了一种基于液晶光阀(Liquid Crystal Light Valve,LCLV)与光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)增益联合动态调控方法,实现大动态范围信号接收。论文主要工作和创新点包括:一、搭建了基于高灵敏度PMT接收的水下蓝绿光通信暗室实验环境,实验研究了在不同信号光功率、探测器增益以及带宽等参数条件下对系统接收性能的影响,建立了系统最佳信号接收关系式。二、针对水下蓝绿光通信系统接收范围有限,容易受到信号强度波动的影响,分析对比了多种调控技术特点,实验研究了电控LCLV可变透光率特性与电控PMT可变增益特性,得出了基于LCLV与PMT增益联合控制下实现最佳信号接收的动态调控方法,为动态调控系统的调控参数选择和设计提供了有效的解决依据。三、设计了基于LCLV与PMT增益联合动态调控系统,并进行了实验验证。实验结果表明采用开关键控(On-off Keying,OOK)调制的信号在100Mbps传输速率下,系统的动态接收范围可扩展至68dB(-63dBm~5dBm),并在长度为50m的水池中,实现了传输速率为12.5Mbps的双向实时数据传输。
潘必松[2](2021)在《基于蓝绿激光的水下频率传输技术的研究》文中研究表明近年来,基于光学的信息传输技术已被广泛用于水下通信领域。这种水下的光信号传输相比于传统的水下通信手段(例如,海底光纤通信,声纳水下通信和水下微波通信)更加灵活和高效。使用海底光纤网络通信时可以提供很高的带宽,但只能在水下相对静止的物体之间使用。目前普遍使用的水下声学方案可以达到很长的距离,但是它仍然受到高衰减、低带宽、多径传播和高延迟的限制。微波的传输具有高带宽和高传播速度,然而微波信号功率会被海水极大的衰减,这限制了水下通信的距离。随着水下光通信的发展,在水环境中节点之间的时间和频率的分配变得越来越重要。先前的工作表明,在使用被调制的绿色激光在水下传输链路上进行100 MHz射频信号的频率传输时,通过电子相位补偿技术可以有效抑制由湍流引起的时间波动。但是,在该技术中移相器上的电学噪声和非对称的往返光路限制了相位的补偿精度,实验结果表明时序波动的均方根只可以被抑制到达皮秒量级。在本文中,提出了一种基于光学相位补偿技术的光载微波信号在水下链路上的频率传输方法,主要的研究内容和创新点如下:第一,本文深入研究了绿色激光在水下链路的衰减机理,就激光功率水下链路的衰减模型进行了仿真,并通过实验研究了:1)水下激光功率衰减与链路长度的关系;2)水下激光功率衰减与链路温度的无关性;3)水下激光功率衰减与盐度的关系曲线。第二,本文研究了水下湍流对水下链路折射率产生的影响,进而造成相位波动的机理。将大气湍流对于相位噪声影响的Kolmogorov谱函数和von Karman谱函数引入到水下湍流的研究当中,对两个模型进行了相应的仿真和比较,确定von Karman谱函数更适合描述水下湍流的相位噪声。第三,提出了一种基于光学相位补偿的水下频率传递方案,就光学相位补偿进行了原理性的介绍,并搭建了硬件实验平台,最后对水下频率传递实验的结果进行分析与比对。利用光学相位补偿技术,实现500MHz射频信号在5米长的水下链路上频率传输,测量并分析了时间波动和稳定度。实验结果表明,经过相位补偿信号时序波动的均方根(RMS)约为162fs,频率稳定度在1 s时为2.8×10-13,在1000s时为2.7×10-16。
沈天浩[3](2021)在《基于蓝绿可见光的水下无线通信系统研究》文中认为随着海洋探索技术的不断深入发展,人们对高速、远距离水下无线通信技术提出了更高的要求。近年来,随着水下通信速率需求的不断提升,传统的电磁波,声波等无线通信技术已经无法满足海洋通信的需求。空间光通信技术在水下通信领域的应用越来越广泛,水下无线光通信凭借传输速率高,容量大,功耗低,体积小等优点迅速引起了诸多学者的关注。本文首先通过建立水下光通信链路模型,分析了影响光通信水下链路距离的因素,建立链路预算为设计高速远距离水下光通信系统提供了理论依据。其次,对比分析了开关键控调制(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、脉冲间隔调制(DPIM)三种常用光通信调制技术的优缺点;设计选用工程易于实现的OOK调制技术,并对其进行了优化。传统的OOK调制技术在驱动大功率LED光源时存在电路结构复杂、调制速率低、误码率高等缺陷;经过研究优化的OOK调制驱动结构可实现驱动24W大功率蓝绿LED阵列发射光信号。实验测试表明:LED的调制速率可达18Mbps,具有电路结构简单、误码率低等优点。设计的高速水下光通信系统接收端采用高灵敏度光电倍增管接收光信号,将光信号转换为电信号,接收端探测灵敏度达到-55.6dbm。最后,设计了一种适用于水下光通信的高速信息处理方案,通过FPGA处理器验证了方案的可行性。将本文所设计的系统集成为工程样机,进行了多次水下光通信实验。工程样机测试实验表明:水下传输距离为16米时,其通信速率可达到18Mbps,通信误码率小于10-7,能够完整传输图片、文件、文字等多种数据流。
孙雨[4](2020)在《激光水下传输和信道特性对通信性能影响研究》文中指出为了保证海水中数据、图像、视频等信息传输的正确性和及时性,水下激光束的传输和信道特性成为研究的重点。当激光束在水下传输时,海洋湍流效应和水下悬浮粒子的衰减特性导致激光束能量发生极大衰减,引起光束扩展、光束漂移和强度起伏等一系列湍流效应,进而影响激光水下传输的信道特性和通信性能,严重情况下可能导致通信中断。本文主要所做的工作如下:1.理论分析各向同性海洋湍流中光波传输特性,包括激光束的光强分布、光束漂移、长期波束扩展和闪烁指数,并基于模拟随机相位屏的谱反演法,给出了海洋湍流中随机相位屏模型,通过四次谐波补偿改善相位屏的统计特性,仿真分析高斯光束通过海洋湍流后光强分布、光束漂移、闪烁指数等变化情况,并与理论值进行对比。结果表明:?越大,?T越大,?越小,使得海洋湍流强度增大,导致光束强度变弱,光束漂移、长期波束扩展以及闪烁指数都增大。模拟值与理论结果有较好的一致性,数值上略大于理论值。2.基于OOK调制方式,以Gamma-Gamma分布和指数Weibull分布为湍流信道模型,分别给出了考虑衰减效应、瞄准误差和湍流三种因素的联合信道概率密度函数,并计算了平均信道容量和中断概率闭合表达式。通过研究发现湍流信道中,?和各向异性因子越大,?和?T越小,海洋湍流越弱,导致平均信道容量的增大和中断概率的减小,而光束光源尺寸和量子效率的增加会导致平均信道容量的增加。水下联合信道中,海水水质越浑浊,粒子的衰减系数增大,平均信道容量减小,中断概率增大。EW分布的平均信道容量略高于GG分布,EW分布的中断概率在归一化SNR较大时高于GG分布结果。发射功率的增加使得系统性能提高,且归一化抖动标准差越大,系统可靠性越低,平均信道容量越小,而归一化束宽与平均信道容量和中断概率为非线性关系,发射功率的不同会影响归一化束宽的取值。LW/R值约为3时,平均信道容量达到最大;值约为7时,中断概率最优。在实际使用过程中,较大的发射功率,合适的归一化束宽和较小的抖动标准差可以提高系统可靠性。3.为了改善激光水下传输性能,提出了几种方法。首先,基于开关键控调制方式,分析了Gamma-Gamma分布湍流、衰减以及瞄准误差的联合效应信道中采用直接探测和相干探测系统时平均误码率的表达式,进行对比分析。其后,介绍了OOK、PPM、PSK以及DPSK调制等常用调制方式,并推导了相干探测中OOK和DPSK调制的平均误码率表达式。其后,研究了SISO、SIMO以及MIMO系统平均误码率的变化情况。最后介绍了大孔径接收技术。研究结果表明:发射系统采用空间分集技术,并将信号进行合适的调制,接收端采用相干探测和大孔径进行接收,可以有效改善系统通信性能。
张佳琳[5](2020)在《非均匀相关蓝绿激光波束在海洋湍流中的传输特性》文中提出近几年,一种具有空间变化相关特性的非均匀相关激光波束在传输过程中具有一些新颖的传输特性,而当激光波束在海水中传输时,海洋湍流是一个重要的影响因素,由于海水对蓝绿激光的吸收损耗非常小,因此结合非均匀相关激光波束和蓝绿激光的特点,建立非均匀相关蓝绿激光波束在海洋湍流中的传输模型,研究其在海洋湍流中的传输特性对激光水下传输具有重要的意义。本文围绕三种非均匀相关蓝绿激光波束模型在海洋湍流中的传输特性展开研究,主要工作如下:1.根据广义惠更斯-菲涅尔原理,建立了非均匀高斯、非均匀辛格和高阶非均匀辛格相关蓝绿激光波束在海洋湍流中的传输模型。探讨了三种非均匀相关蓝绿激光波束在源平面的相干度和交叉谱密度的变化特性。研究了三种非均匀相关蓝绿激光波束的光强与光强最大值横向偏移受海洋湍流的影响。研究表明:三种非均匀相关蓝绿激光波束的相干度与横向坐标有关,随传输距离的增加,海洋湍流对其光强起抑制作用。2.当海洋湍流强度一定时,研究了海洋湍流对非均匀高斯和非均匀辛格相关蓝绿激光波束传输光强的影响。当传输距离一定时,分别讨论了海洋湍流参数温度均方耗散率、湍流动能耗散率和温度盐度波动相对强度对这两种非均匀相关蓝绿激光波束在海洋湍流中光强和光强最大值横向偏移的影响。研究表明:两种非均匀相关蓝绿激光波束的光强分布在源平面附近存在突变现象,并且海洋湍流对光强分布的非均匀性有严重影响,不同的海洋湍流参数对光强与光强最大值横向偏移的影响有明显差异。3.当海洋湍流强度一定时,研究了高阶非均匀辛格相关蓝绿激光波束随传输距离与阶数的改变受海洋湍流的影响。研究表明:随阶数的增加,光强分布的突变现象消失,光束传输质量变差。通过以上三方面,本文研究了海洋湍流对三种非均匀相关蓝绿激光波束传输特性的影响,研究结果为激光水下传输提供理论依据。
曾凤娇,杨康建,晏旭,赵孟孟,杨平,文良华[6](2021)在《水下激光通信系统研究进展》文中提出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。
毛文妍[7](2020)在《水下量子噪声流加密光传输技术研究》文中进行了进一步梳理随着我国海洋信息通信技术的不断发展,水下通信安全的重要性日益突出。为了满足海洋通信系统对更高安全性的要求,光通信系统中物理层加密技术受到了广泛的关注。作为一种新型的物理层加密技术:量子噪声流加密(QNSC)具有兼容现有光纤设备且能实现高速、长距离传输的特点,在海底光缆系统、水下无线光通信等领域具有广阔的应用前景。本论文对不同类型水下光通信系统的安全隐患、加密方式以及量子噪声流加密技术进行了调研。并重点进行了量子噪声流加密技术在不同水下通信系统中的可行性验证和实验研究,对于保障水下通信的安全传输,具有重要的研究意义。论文主要工作和创新点如下:一、论文设计了水下无线光通信中基于MQAM-OFDM调制的二维量子噪声流加密方案,并进行了水下蓝绿激光通信加密传输实验验证。实验结果表明该加密方案的传输代价仅为1dB,且随传输速率的升高加密代价逐渐减小,在高速水下无线光通信中具有可行性。二、论文分析了造成水下蓝绿激光通信调制非线性效应的原因:1、采用的OFDM信号具有较高峰均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR);2、加密信号对激光器高调制深度的要求使信号存在一定的非线性失真。针对上述问题采用限幅法以及 VRLS(Volterra-series based recursive least squre)算法对系统性能进行补偿,并取得了一定的效果。三、论文验证了长距离海底光缆系统中基于量子噪声流加密的IM-DD OFDM传输方案的可行性,实现了 2.5Gbit/s加密信号安全传输1000km,并证明MQAM-OFDM加密格式对于长距离海底光缆传输中的光纤色散效应具有较高的容忍度。
武梦婕[8](2020)在《海洋湍流扩散比对水下激光通信性能的影响》文中研究指明近年来,随着对水下通信的需求逐渐增大,水下激光通信逐渐成为了研究热点。水下激光通信克服了水下电磁波通信,水声通信的一些缺陷,可以实现大数据容量,高数据速率的信息传输。但是水下激光通信易受到海水吸收,散射和海洋湍流的影响,使系统难以满足有效性和可靠性的通信需求。在水质较好的公海和深海,海水吸收散射效应可忽略,海洋湍流成为水下激光通信性能的主要影响因素。海洋湍流通常基于海洋湍流折射率谱模型研究。目前多个谱模型已被提出,应用最为广泛的Nikishov谱模型默认参数海洋湍流扩散比为1,因此众多基于该谱的水下激光通信性能的研究也没有考虑海洋湍流扩散比的影响。但实际上,由于地表水受到风的混合与大气的热交换的影响,通常存在不稳定的分层。另外,在中高纬度地区,密度分层不稳定,因此在大多数水下环境中,温度和盐的涡流扩散比不同,即海洋湍流扩散比是不等于1的而且是变化的。孔径平均技术,多发多收(MIMO,Multiple-Input-Multiple-Output)技术都可以有效地抑制海洋湍流的衰落效应,显着提升通信性能。本文研究海洋湍流扩散比对水下激光通信性能的影响。首先对水下激光通信信道建模。介绍海水吸收,散射和海洋湍流对光信号的传输产生的影响,并进而讨论这些因素对通信性能的不利影响。然后研究海洋湍流扩散比对水下激光通信性能的影响。设计构建点接收,大孔径接收,多发多收三种类型的水下激光通信系统的理论模型,并进行了闪烁指数,平均信噪比(SNR,Signal Noise Ration),平均误码率(BER,Bit Error Rate)的公式推导,最后通过数据仿真研究了海洋湍流参数与系统性能指标的关系,与之前基于海洋湍流扩散比为1研究的结果对比,所得关于传播特性及通信性能的结果更贴近实际场景,对水下激光通信系统设计具有指导意义。
周晓燕[9](2020)在《水下激光授时技术的研究与分析》文中研究说明对于水下环境而言,利用无线激光替代传统无线电平台或声波的授时,能够解决无线电或声波在水下传输时时延大且衰减严重的问题。水下激光传输具有更强的抗干扰能力,较利于实现设备的隐秘性部署,在完成信息交互时更快、更可靠。当研究目标处于水下时,无线激光授时技术展现出无限潜力,成为未来水下授时研究的新方向。本文首先分析了现有水下授时技术存在的问题,研究了水下无线激光在水下授时技术的可行性,并根据目前激光技术的国内外发展现状明确了水下激光授时技术的重点和难点。此外,建立了一种水下激光授时模型,分析了水下激光传输终端接收信号的抖动特性;最后针对水下激光传输误码率带来的时间抖动进行分析并对调制过程进行改进。论文主要研究内容如下:(1)研究海水光学特性,介绍了常用的激光在海水信道中传输的研究方法,用随机相位屏法仿真水下湍流信道环境,用水下激光传输的Born近似法、Rytov近似法来求解接收端光强分布、海洋湍流中的光场振幅,进而求解误码率表达式。(2)建立了激光在海洋湍流中传输的信道模型及授时抖动模型,分析激光在水下传输过程产生的时间误差,对激光在水下信道中不同传输距离、不同湍流类型、不同海域中的时间抖动特征和抖动范围进行了仿真和计算。(3)对水下激光传输通信性能分析。分析通信误码率对时间误差的影响,分析误码率与时间抖动存在的关系,针对误码率高、授时精度差问题改进优化了OOK调制形式,通过对比验证了改进调制形式的优越性和准确性。本文通过建立水下激光授时模型,然后对其在水下信道的传输时间抖动特性进行研究,并分析了通信误码率对终端接收信号产生的时间抖动,根据时间抖动特性优化改进了一种OOK调制形式,减小由误码率带来的时间抖动。本文研究旨在为未来精准海下追踪以及为水下精准定位和授时提供一个可靠的参考依据,具有较高的研究价值。
崔小舟[10](2020)在《无线光通信轨道角动量技术若干关键问题研究》文中研究指明随着信息社会的不断发展,人们对大容量信息传输的需求与日俱增。无线光通信(Wireless Optical Communications,WOC)由于同时具有微波通信和光纤通信的优势,在进行高速通信的同时不受物理介质的束缚且无需频谱申请,故在应急通信、卫星通信、对潜通信等领域得到了广泛的研究与应用。涡旋光束携带的轨道角动量(Oribital Angular Momentum,OAM)模式间相互正交且模式数在理论上可取任意值;其作为新型的复用技术和高阶编解码技术,可以大幅提高WOC的信道容量和频谱利用率,已得到研究人员的广泛关注。然而,无线信道(如大气信道、水下信道)会破坏涡旋光束携带的OAM模式的正交性,导致模式间串扰。为了研究OAM在无线信道中的变化规律及OAM通信系统所受的影响,本论文将针对OAM技术在典型无线信道中的若干理论与应用,进行相关的理论推导、仿真分析和实验研究。下面对本论文的主要内容进行阐述:(1)针对弱大气湍流、弱海洋湍流信道中的OAM谱表达式较为繁琐的问题,提出针对径向指数为0 的拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian,LG)光束OAM谱表达式的简化方法;推导弱大气湍流、弱海洋湍流信道中OAM谱的简化表达式,并研究其准确性规律。研究表明,在大多数情况下,简化表达式与原始表达式误差小于1%;OAM态越大、湍流强度越小,简化公式准确度越高。提出利用中间宗量x作为中间量的思路,使用简化表达式对OAM谱的变化规律进行解析分析:以弱大气湍流为例,解析分析了OAM态越大、湍流强度越大、传输距离越长、波长越短等因素导致OAM谱弥散程度越大的现象。同时,针对海洋湍流信道的特点,分析了 OAM谱弥散程度随盐度-温度平衡数、均方温度耗散率、动能耗散率等参数的变化规律。本项工作提出的简化公式较原始公式而言消去了无穷积分等复杂形式,计算量大大简化;且该公式中各变量关系较清晰,方便进行理论解析分析。(2)将弱湍流条件拓展至中强湍流条件下,推导中强陆地性大气湍流、海洋性大气湍流中LG光束的OAM谱表达式;推导中强陆地性大气湍流、海洋性大气湍流下LG光束OAM谱的简化表达式,验证其准确性。研究表明,在OAM模式较小时,简化表达式误差小于10%;在OAM模式较大时,简化表达式误差小于2%;在中强陆地性大气湍流情况下准确率随OAM态的增大而增大,但与湍流强度关系较小。解析分析OAM谱在中强陆地性大气湍流、海洋性大气湍流下随湍流强度、传输距离、OAM态、波长等参数的变化规律。(3)针对涡旋光束角向倾斜导致OAM模式弥散的问题进行研究;建立角向倾斜下的LG光束模型,推导角向倾斜下LG光束的OAM谱表达式;推导角向倾斜下的OAM谱的简化表达式并验证其准确性;研究了 OAM谱随偏移角度的变化规律,得到了发射OAM态及其串扰模式探测概率随角向偏移角度的波动规律;基于简化的表达式推导角向倾斜下OAM复用系统的误码率和信道容量表达式;基于误码率表达式推导在一定的误码率条件下角向倾斜容限表达式并验证:研究表明,发射态OAM越大、传输距离越长,角向偏移容限越小。本项工作提供了计算角向偏移下LG光束OAM谱的方法与理论依据。(4)不同于大气信道,水下信道对传输的涡旋光束的OAM模式干扰更为强烈。卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)在图像识别上对噪声等鲁棒性较高。本文针对中短距离水下无线光通信情景,提出在水下信道中使用CNN-OAM模式分类器对OAM叠加光束光强编码图样进行识别的方案。本文对该方案在海洋湍流信道中的识别率、鲁棒性等性能指标进行仿真研究;研究表明,该方案在中短距离海洋湍流信道中对OAM叠加态光强图样拥有较高的识别率;且该方案与传统共轭模OAM解法相比正确率显着提高。同时,本文在光学平台上对短距离人工模拟海水信道和短距离模拟海洋湍流信道中CNN-OAM模式分类器的可行性进行实验研究和性能分析;实验研究了短距离清澈海水、浑浊海水、模拟海洋湍流中CNN-OAM对16个OAM叠加态的不同性能变化规律;论文研究不同的OAM模式集合、OAM叠加态类型、OAM模式间隔、编码阶数等因素对识别率的影响;提出提高识别率的几种方法。(5)本文提出基于OAM编解码的逆向调制方案以提高逆向调制系统的编码阶数,并将该方案与CNN-OAM模式探测方法相结合,研究该方案在水下信道中的应用。本文利用随机相位屏的方法,仿真研究了该方案在数十米的海洋湍流信道中的识别率性能并进行图像传输模拟实验。同时,本论文在实验室光学平台上对该方案在短距离人工模拟海水和人工模拟海洋湍流信道中的可行性进行初步验证并研究其识别率性能的规律。本项工作首次提出了 OAM高阶编解码的逆向调制方案思路,为水下潜航器、水下传感器信息采集等收发端不对称的通信情景提供新的思路。
二、蓝绿激光在水下传输中的应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、蓝绿激光在水下传输中的应用(论文提纲范文)
(1)水下高速蓝绿激光通信中的动态调控技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 水下无线光通信国内外研究现状 |
1.2.2 水下动态调控技术国内外研究现状 |
1.3 论文主要内容和文章结构 |
1.4 本章小结 |
第二章 水下光传输特性对通信系统性能的影响 |
2.1 海水的光学特性 |
2.1.1 海水的吸收与散射特性 |
2.1.2 海水的衰减模型 |
2.2 海水湍流 |
2.2.1 海水湍流的主要参数 |
2.2.2 激光光束在海水湍流中的传输特性分析 |
2.3 海水气泡 |
2.4 本章小结 |
第三章 水下蓝绿激光通信系统的动态调控方法研究 |
3.1 光信号强度对通信系统性能的影响 |
3.1.1 弱光条件下接收信号特性 |
3.1.2 强光条件下接收信号特性 |
3.1.3 影响系统接收信号状态的关键因素 |
3.2 激光通信系统的动态调控方法 |
3.2.1 机械式可调衰减片 |
3.2.2 电控液晶可变透光率 |
3.2.3 电控可变PMT增益 |
3.2.4 调控方法的对比与分析 |
3.3 基于液晶光阀与PMT增益联合动态调控方法 |
3.3.1 液晶光阀与PMT增益联合动态调控设计 |
3.3.2 联合动态调控参数选择 |
3.3.3 联合动态调控流程 |
3.4 本章小结 |
第四章 联合动态调控系统设计与实验验证 |
4.1 联合动态调控系统设计 |
4.2 联合动态调控系统的调控参数测定 |
4.2.1 液晶光阀调控参数测定 |
4.2.2 PMT增益调控参数测定 |
4.2.3 目标调控参数测定 |
4.3 基于联合动态调控系统的实验验证方案 |
4.3.1 实验系统 |
4.3.2 实验方案 |
4.4 实验结果与分析 |
4.4.1 动态调控系统对接收信号性能的影响 |
4.4.2 动态调控系统提升的信号动态接收范围 |
4.4.3 动态调控系统水池实验 |
4.5 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
(2)基于蓝绿激光的水下频率传输技术的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究工作的背景与意义 |
1.2 频率传递技术发展现状 |
1.2.1 基于光纤的频率传递 |
1.2.2 基于声波的水下频率传递 |
1.2.3 基于激光的水下频率传递 |
1.3 本论文的结构安排 |
第二章 水下频率传输衰减与抖动的分析 |
2.1 激光在海水中的链路特性 |
2.1.1 海水对激光的吸收效应 |
2.1.2 海水对激光的散射效应 |
2.1.3 海水湍流的作用 |
2.2 频率信号的表征方式 |
2.2.1 稳定度与准确度 |
2.2.2 相位噪声-稳定度的频域表征 |
2.2.3 阿伦方差-稳定度的时域表征 |
2.3 水下链路对激光功率衰减的影响 |
2.3.1 功率衰减模型 |
2.3.2 模型仿真 |
2.4 水下湍流对频率传递的影响 |
2.4.1 相位噪声模型 |
2.4.2 模型的仿真 |
2.5 本章小结 |
第三章 水下频率传递系统的原理 |
3.1 基于蓝绿激光的水下频率传输的系统模型 |
3.2 光载微波信号调制模块 |
3.2.1 蓝绿激光器原理及比较 |
3.2.2 Bias-T调制的基本原理 |
3.3 信号恢复模块 |
3.3.1 光电探测器原理 |
3.3.2 光电二极管 |
3.4 鉴相模块 |
3.4.1 水下频率传递中混频器的原理 |
3.4.2 混频器相关指标 |
3.5 水下频率传递相位补偿模块 |
3.5.1 电学相位补偿 |
3.5.2 光学相位补偿 |
3.5.3 闭环控制的实现 |
3.6 本章小节 |
第四章 频率传递系统的硬件实现 |
4.1 水下频率传递平台的搭建 |
4.2 实验器件的选择 |
4.2.1 激光器 |
4.2.2 光电二极管 |
4.2.3 射频放大器 |
4.2.4 混频器 |
4.2.5 压电陶瓷促动器及其驱动 |
4.3 系统的硬件电路设计 |
4.3.1 驱动电路 |
4.3.2 光电探测电路 |
4.3.3 闭环控制电路 |
4.4 本章小节 |
第五章 实验设计及结果分析 |
5.1 水下链路功率衰减实验 |
5.1.1 功率衰减与传输距离关系实验 |
5.1.1.1 实验设计 |
5.1.1.2 结果分析 |
5.1.2 功率衰减与温度关系实验 |
5.1.2.1 实验设计 |
5.1.2.2 结果分析 |
5.1.3 功率衰减与盐度关系实验 |
5.1.3.1 实验设计 |
5.1.3.2 结果分析 |
5.1.4 频率传递最大距离的计算 |
5.2 水下频率传递实验 |
5.2.1 实验设计 |
5.2.2 结果分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 全文总结与展望 |
6.1 本文总结 |
6.2 后续工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
(3)基于蓝绿可见光的水下无线通信系统研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究的背景及意义 |
1.2 水下蓝绿可见光通信的国内外研究现状 |
1.3 论文研究内容及结构 |
2 可见光在海水信道下传输特性分析 |
2.1 海水的光学特性 |
2.1.1 吸收特性 |
2.1.2 散射特性 |
2.2 水下光通信链路模型分析 |
2.3 本章小结 |
3 水下可见光通信调制技术分析 |
3.1 光通信强度调制技术 |
3.1.1 开关键控调制技术(OOK) |
3.1.2 脉冲位置调制(PPM) |
3.1.3 脉冲间隔调制(DPIM) |
3.2 强度调制技术性能分析与对比 |
3.2.1 带宽利用率 |
3.2.2 平均发射光功率 |
3.2.3 传输容量 |
3.2.4 误时隙率 |
3.3 本章小结 |
4 水下可见光通信系统设计与实现 |
4.1 水下可见光通信系统组成 |
4.2 大功率蓝绿LED发射端设计 |
4.2.1 LED选型与发散角度测量 |
4.2.2 驱动电路设计 |
4.3 水下可见光通信系统接收端设计 |
4.3.1 接收端光学设计 |
4.3.2 接收电路设计 |
4.4 水下可见光通信系统信息处理单元 |
4.4.1 信息处理控制单元 |
4.4.2 逻辑单元框架 |
4.4.3 FPGA信息处理流程 |
4.5 本章小结 |
5 水下可见光通信系统测试与分析 |
5.1 实验方案设计 |
5.2 系统性能测试与分析 |
5.3 系统传输数据流实验 |
5.4 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录1 攻读硕士期间科研成果 |
致谢 |
(4)激光水下传输和信道特性对通信性能影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究动态 |
1.3 本文主要研究内容 |
第二章 海水信道特性理论基础 |
2.1 海水信道特性 |
2.2 海洋湍流功率谱模型 |
2.2.1 海洋湍流谱参数描述 |
2.2.2 海洋湍流谱模型 |
2.3 水下粒子衰减特性 |
2.3.1 吸收特性 |
2.3.2 散射特性 |
2.3.3 粒子衰减模型 |
2.4 激光水下通信关键技术分析 |
2.4.1 通信模型 |
2.4.2 光源和波长的选择 |
2.4.3 调制技术 |
2.5 本章小结 |
第三章 激光在海洋湍流中的传输特性 |
3.1 光波湍流效应理论分析 |
3.1.1 光强分析 |
3.1.2 光束漂移 |
3.1.3 长期光束扩展 |
3.1.4 闪烁指数 |
3.2 随机相位屏模拟方法 |
3.2.1 FFT谱反演法 |
3.2.2 随机相位屏的改进 |
3.3 光波湍流效应模拟 |
3.3.1 光强变化模拟 |
3.3.2 漂移特性模拟 |
3.3.3 闪烁特性模拟 |
3.4 本章小结 |
第四章 激光水下传输信道特性分析 |
4.1 激光水下传输信道模型 |
4.1.1 湍流信道模型 |
4.1.2 GG联合效应信道模型 |
4.1.3 EW联合效应信道模型 |
4.2 激光水下传输平均信道容量 |
4.2.1 湍流信道平均信道容量 |
4.2.2 GG联合效应平均信道容量 |
4.2.3 EW联合效应平均信道容量 |
4.3 激光水下传输中断概率 |
4.3.1 湍流信道中断概率 |
4.3.2 GG联合效应中断概率 |
4.3.3 EW联合效应中断概率 |
4.4 本章小结 |
第五章 激光水下传输中改善通信性能方法研究 |
5.1 直接探测/相干探测 |
5.1.1 直接探测误码率 |
5.1.2 相干探测误码率 |
5.1.3 计算结果与分析 |
5.2 激光水下传输常用调制方式 |
5.2.1 OOK调制技术 |
5.2.2 PPM调制技术 |
5.2.3 DPSK调制技术 |
5.2.4 相干探测DPSK调制 |
5.3 空间分集 |
5.3.1 空间分集技术 |
5.3.2 计算结果与分析 |
5.4 大孔径接收 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(5)非均匀相关蓝绿激光波束在海洋湍流中的传输特性(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.1.1 引言 |
1.1.2 海洋湍流概述 |
1.1.3 非均匀相关蓝绿激光波束概述 |
1.2 国内外发展现状 |
1.2.1 海洋湍流研究进展 |
1.2.2 非均匀相关蓝绿激光波束研究现状 |
1.3 论文主要内容及结构安排 |
2 非均匀相关蓝绿激光波束在海洋湍流中的传输理论 |
2.1 引言 |
2.2 海洋湍流折射率波动空间功率谱模型 |
2.2.1 海洋湍流的形成 |
2.2.2 海洋湍流空间功率谱 |
2.2.3 海洋湍流空间功率谱基本参数 |
2.3 非均匀相关蓝绿激光波束理论 |
2.3.1 非均匀高斯相关蓝绿激光波束 |
2.3.2 非均匀辛格相关蓝绿激光波束 |
2.3.3 高阶非均匀辛格相关蓝绿激光波束 |
2.4 交叉谱密度和广义惠更斯-菲涅尔原理 |
2.4.1 交叉谱密度和相干度 |
2.4.2 广义惠更斯-菲涅尔原理 |
2.5 本章小结 |
3 非均匀高斯相关蓝绿激光波束在海洋湍流中的传输特性研究 |
3.1 引言 |
3.2 非均匀高斯相关蓝绿激光波束在海洋湍流中的传输模型 |
3.3 传输距离和海洋湍流参数对非均匀高斯相关蓝绿激光波束传输特性的影响 |
3.3.1 传输距离对光强的影响 |
3.3.2 海洋湍流参数对光强的影响 |
3.4 本章小结 |
4 非均匀辛格相关蓝绿激光波束在海洋湍流中的传输特性研究 |
4.1 引言 |
4.2 非均匀辛格相关蓝绿激光波束在海洋湍流中的传输模型 |
4.3 传输距离和海洋湍流参数对非均匀辛格相关蓝绿激光波束传输特性的影响 |
4.3.1 传输距离对光强的影响 |
4.3.2 海洋湍流参数对光强的影响 |
4.4 本章小结 |
5 高阶非均匀辛格相关蓝绿激光波束在海洋湍流中的传输特性研究 |
5.1 引言 |
5.2 高阶非均匀辛格相关蓝绿激光波束在海洋湍流中的传输模型 |
5.3 传输距离和阶数对高阶非均匀辛格相关蓝绿激光波束传输特性的影响 |
5.4 本章小结 |
6 总结和展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间主要研究成果 |
(6)水下激光通信系统研究进展(论文提纲范文)
1 引言 |
2 发展状况 |
2.1 国外发展状况 |
2.2 国内发展状况 |
3 关键技术 |
3.1 发送端 |
3.1.1 光源 |
3.1.2 调制技术 |
3.2 接收端 |
3.2.1 光电探测器 |
3.2.2 信道均衡 |
3.3 水下信道 |
3.3.1 海水特性 |
3.3.2 信道编码 |
4 结束语 |
(7)水下量子噪声流加密光传输技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 主要的物理层安全技术 |
1.3 国内外研究现状 |
1.4 论文的主要研究内容 |
1.5 本章小结 |
第二章 量子噪声流加密传输的理论基础 |
2.1 Y-00量子噪声流加密系统 |
2.1.1 Y-00量子噪声流加密原理 |
2.1.2 Y-00量子噪声流加密系统安全性说明 |
2.2 OFDM关键技术 |
2.2.1 OFDM技术的发展 |
2.2.2 OFDM的基本原理 |
2.2.3 OFDM技术的优点缺点 |
2.3 基于OFDM的二维量子噪声流加密系统 |
2.3.1 二维量子噪声流加密原理 |
2.3.2 基于OFDM的量子噪声流加密系统 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于OFDM的水下安全光传输 |
3.1 IM/DD-OFDM水下激光通信系统 |
3.1.1 基于DCO-OFDM的IM/DD光通信原理 |
3.1.2 水下激光通信收发器件的选取 |
3.2 激光器的非线性失真及补偿算法 |
3.2.1 激光器的非线性效应 |
3.2.2 限幅法降低信号PAPR |
3.2.3 VRLS非线性补偿算法 |
3.3 短距离水下安全光传输实验 |
3.3.1 实验原理框图介绍 |
3.3.2 实验涉及的参数优化 |
3.3.3 安全传输实验结果与分析 |
3.3.4 非线性补偿实验结果及分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于量子噪声流加密的长距离海缆光传输 |
4.1 长距离海缆通信系统 |
4.1.1 影响长距离海缆通信系统的几大要素 |
4.1.2 长距离海缆系统的主要设计参数 |
4.2 实验原理框图及环境配置 |
4.2.1 实验原理框图 |
4.2.2 MZM调制器的偏置点选择 |
4.2.3 长距离模拟海缆实验环境配置 |
4.3 背对背实验结果与讨论 |
4.3.1 背对背实验结果 |
4.3.2 量子噪声功率点的选择 |
4.4 长距离海缆通信系统安全传输实验结果与讨论 |
4.4.1 1000km光纤安全传输实验结果 |
4.4.2 有无色散补偿模块传输结果对比 |
4.5 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 论文总结 |
5.2 未来工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士期间发表的学术论文目录 |
(8)海洋湍流扩散比对水下激光通信性能的影响(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 研究背景及意义 |
1.3 国内外发展及研究现状 |
1.4 本文主要内容与结构安排 |
第二章 水下激光通信信道建模 |
2.1 概述 |
2.2 海水的吸收和散射 |
2.2.1 波长的选择 |
2.2.2 海水的衰减效应 |
2.3 海洋湍流 |
2.4 本章小结 |
第三章 海洋湍流扩散比对水下激光通信性能的影响 |
3.1 水下激光通信系统 |
3.1.1 水下激光通信系统总体设计框架 |
3.1.2 系统性能分析 |
3.1.3 抑制湍流的技术 |
3.2 扩散比对点接收水光通信性能的影响 |
3.2.1 理论推导 |
3.2.2 仿真分析 |
3.3 扩散比对大孔径接收水光通信性能的影响 |
3.3.1 理论推导 |
3.3.2 仿真分析 |
3.4 扩散比对多发多收水光通信性能的影响 |
3.4.1 理论推导 |
3.4.2 仿真分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 总结与展望 |
4.1 全文总结 |
4.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(9)水下激光授时技术的研究与分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
§1.1 课题研究背景与意义 |
§1.2 国内外研究现状 |
§1.3 本文的主要研究内容 |
第二章 水下激光授时系统及方法 |
§2.1 时间误差模型 |
§2.2 水下激光授时链路 |
第三章 水下激光传输特性 |
§3.1 海洋湍流 |
§3.1.1 海洋湍流基础理论 |
§3.1.2 海洋湍流中的参数 |
§3.2 海水信道下激光传输研究方法 |
§3.2.1 Born近似法 |
§3.2.2 Rytov近似法 |
§3.2.3 海洋湍流随机相位屏建立 |
§3.3 海洋湍流对光传输的影响 |
第四章 水下激光时间抖动特性仿真分析 |
§4.1 水下激光传输信道特性仿真分析 |
§4.1.1 海洋信道光强特性 |
§4.1.2 海洋信道接收端光强衰减情况分布 |
§4.2 水下激光传输信道时间抖动分析 |
§4.2.1 不同水域不同传输距离对时间抖动的影响 |
§4.2.2 不同海洋参数下的时间抖动 |
§4.3 本章小结 |
第五章 水下激光传输通信误码率对时间误差的影响 |
§5.1 信道模型 |
§5.2 信号模型 |
§5.3 通信误码率 |
§5.4 时间抖动仿真结果分析 |
§5.5 插帧OOK调制 |
§5.6 本章小结 |
第六章 总结与工作展望 |
§6.1 工作总结 |
§6.2 后续与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者在攻读硕士期间主要研究成果 |
(10)无线光通信轨道角动量技术若干关键问题研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 传统无线光通信 |
1.2.2 大气光通信中OAM技术 |
1.2.3 水下光通信中OAM技术 |
1.3 论文主要内容及框架 |
1.4 论文创新点 |
第二章 无线信道中涡旋光束的传输理论 |
2.1 引言 |
2.2 典型无线信道概述 |
2.2.1 湍流形成过程 |
2.2.2 大气湍流信道 |
2.2.3 海洋湍流信道 |
2.2.4 水下衰减信道 |
2.3 涡旋光束及轨道角动量技术 |
2.3.1 典型涡旋光束 |
2.3.2 涡旋光束的产生与检测 |
2.3.3 轨道角动量复用及编解码技术 |
2.4 涡旋光束在湍流信道中的传输 |
2.4.1 随机波动方程及其近似求解方法 |
2.4.2 湍流信道中随机相位屏的仿真 |
2.5 本章小结 |
第三章 无线信道中涡旋光束轨道角动量弥散规律研究 |
3.1 引言 |
3.2 LG光束光场分布特点分析 |
3.3 湍流信道中OAM谱推导及弥散规律分析 |
3.3.1 大气湍流信道的OAM谱推导 |
3.3.1.1 弱大气湍流信道情况 |
3.3.1.2 中强大气湍流信道 |
3.3.1.3 大气湍流中的简化OAM谱准确性验证 |
3.3.1.4 大气湍流中的OAM谱变化规律分析 |
3.3.2 海洋性大气湍流信道的OAM谱 |
3.3.2.1 海洋性大气湍流信道的OAM谱推导 |
3.3.2.2 海洋性大气湍流信道的OAM谱分析 |
3.3.3 海洋湍流信道的OAM谱分析 |
3.4 光束偏移对OAM模式弥散的影响 |
3.4.1 偏移模型建立与分析 |
3.4.2 角向倾斜下OAM谱表达式推导与分析 |
3.4.3 角向倾斜下OAM复用系统误码率性能及容限分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 水下信道中基于机器学习的轨道角动量态检测方法研究 |
4.1 引言 |
4.2 卷积神经网络及OAM态检测方法 |
4.2.1 卷积神经网络架构 |
4.2.2 OAM叠加态光强分布特性 |
4.2.3 基于CNN的OAM模式分类器 |
4.3 海洋湍流信道中CNN-OAM检测性能分析 |
4.3.1 仿真系统架构 |
4.3.2 仿真性能分析 |
4.4 水下信道CNN-OAM检测实验研究 |
4.4.1 实验整体设计及实验基础 |
4.4.2 实验结果分析 |
4.4.3 实验小结 |
4.5 本章小结 |
第五章 水下信道中基于轨道角动量编码的逆向调制方案设计与研究 |
5.1 引言 |
5.2 基于CNN-OAM模式分类器的OAM编解码的逆向调制方案 |
5.2.1 传统逆向调制方案基本原理 |
5.2.2 基于CNN-OAM模式分类器的OAM编解码的逆向调制方案 |
5.3 基于OAM编解码的单工逆向调制方案性能仿真分析 |
5.4 基于CNN-OAM的单工逆向调制方案实验初步验证 |
5.4.1 实验设计 |
5.4.2 实验结果分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 研究总结 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士期间取得的研究成果 |
四、蓝绿激光在水下传输中的应用(论文参考文献)
- [1]水下高速蓝绿激光通信中的动态调控技术研究[D]. 宁杰. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]基于蓝绿激光的水下频率传输技术的研究[D]. 潘必松. 电子科技大学, 2021(01)
- [3]基于蓝绿可见光的水下无线通信系统研究[D]. 沈天浩. 湖北师范大学, 2021(12)
- [4]激光水下传输和信道特性对通信性能影响研究[D]. 孙雨. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [5]非均匀相关蓝绿激光波束在海洋湍流中的传输特性[D]. 张佳琳. 西安理工大学, 2020
- [6]水下激光通信系统研究进展[J]. 曾凤娇,杨康建,晏旭,赵孟孟,杨平,文良华. 激光与光电子学进展, 2021(03)
- [7]水下量子噪声流加密光传输技术研究[D]. 毛文妍. 北京邮电大学, 2020(05)
- [8]海洋湍流扩散比对水下激光通信性能的影响[D]. 武梦婕. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [9]水下激光授时技术的研究与分析[D]. 周晓燕. 桂林电子科技大学, 2020(04)
- [10]无线光通信轨道角动量技术若干关键问题研究[D]. 崔小舟. 北京邮电大学, 2020