【摘 要】
：
空天地海一体化是未来通信发展的重要战略,水下通信作为其中重要的一环,引起了各个国家的极大兴趣。水下无线通信技术主要分为三种:微波通信、水声通信和水下光通信。水下无线光通信具有大带宽、抗干扰能力强、保密性好、体积小等特点,在军事和宽带接入网等领域具有很大的应用潜力。实际的水下无线光通信链路中,海水对光具有吸收、散射等衰减特性,且对于光的影响随波长改变,例如海水中存在蓝绿光谱透射窗（450～550nm
论文部分内容阅读
空天地海一体化是未来通信发展的重要战略,水下通信作为其中重要的一环,引起了各个国家的极大兴趣。水下无线通信技术主要分为三种:微波通信、水声通信和水下光通信。水下无线光通信具有大带宽、抗干扰能力强、保密性好、体积小等特点,在军事和宽带接入网等领域具有很大的应用潜力。实际的水下无线光通信链路中,海水对光具有吸收、散射等衰减特性,且对于光的影响随波长改变,例如海水中存在蓝绿光谱透射窗（450～550nm）,因此水下光通信优选频谱范围相对有限。当前的频谱资源尚且够用,但随着未来海洋中勘探机、潜航器的密集化,以及海洋光网络的开发应用,对海洋光通信的需求日益增加,频谱资源问题会日渐显露出来。为缓解此问题,本文对同时同频全双工水下无线光通信系统进行研究,以提高频谱利用率,保证通信效率。同时同频全双工通信时,由于海水对光的吸收和散射作用,使得光在前向传播时会发生多径衰落,造成码间串扰,因而在浑浊海水环境中几百米的链路距离上误码率性能较差;另外,在光前向传播过程中,部分光会发生后向散射返回到发射机平面的己方接收机,浑浊海水中会形成严重的自干扰,影响全双工通信性能。针对海洋中光的同时同频全双工无线通信时会出现的上述问题,本文分别对海水信道中光的前向传播和后向传播特性进行了系统的研究;利用均衡技术解决多径所造成的码间串扰问题;利用预编码技术解决后向散射所造成的发射端的自干扰问题。最终,本文在前述研究基础上,将预编码技术应用于全双工水下无线光通信,基于FPGA设计、搭建了硬件系统,并完成了相关测试。本文主要工作如下:（1）介绍了水下无线光通信系统的基础架构,详细阐述了海水光信道的衰减特性,对水下无线光通信系统中采用的相干光调制技术和非相干光调制技术进行了说明与分析,阐明了强度调制方式的优越性。（2）介绍了基于均衡技术的水下光通信系统模型。利用蒙特卡洛法建模分析了光在海水中的前向传播过程,探究了海水光信道的时延特性。对LMS、LS、MMSE等传统的均衡技术进行了推导说明,并提出了一种基于先验模型的时域预均衡算法。对真实海水信道参数下基于DCO-OFDM调制的水下无线光通信系统进行了仿真,并通过对比采用不同均衡算法时系统的误码率,分析各算法的性能,与其他传统算法相比,所提的基于先验模型的算法误码率性能有1.6d B的提升。（3）介绍了基于预编码技术的水下无线光通信系统模型。利用蒙特卡洛法对海水中光的后向散射过程进行分析,探究并总结了发射视场角、接收视场角、发射器孔径、水质等参数对后向散射功率的影响。基于空间光链路方程的思想,提出一种水下无线光后向散射功率分布模型的建模方法,对不同条件参数下,浑浊海港水质中光的后向散射功率分布进行了建模与验证。介绍了ZF预编码和MMSE预编码算法的原理,采用蒙特卡洛研究所得的海洋光后向散射信道作为通信信道,仿真搭载了预编码算法的全双工水下无线光通信系统,验证了预编码技术能够有效抑制系统自干扰,并对比了不同算法的抑制效果。（4）以FPGA为核心硬件平台,设计并搭建了一种基于ZF预编码算法与模拟电路加法器相结合来进行自干扰抑制处理的水下全双工无线光通信系统,并进行了传输性能测试。测试结果表明:经过自干扰抑制处理的系统的同时同频全双工通信效果良好,误码率性能明显优于未经自干扰抑制处理的系统,证明了预编码在水下无线光通信中有一定的自干扰抑制效果,所提自干扰抑制处理方法的使用可有效抑制全双工水下无线光通信时的自干扰并降低误码率,系统误码率测试结果表明该系统达到预期要求。
其他文献
近年来,无人机产业发展迅速,并已广泛应用于社会生产生活中。然而,由于无人机具有低空、慢速以及小目标的特点难以进行管控,危害空域安全的违法“黑飞”事件时有发生。如何有效解决无人机的“黑飞”问题成为了本课题的根本动因和目的。“黑飞”问题的解决方案主要由检测和管控两部分构成,先检测到无人机目标后,再对其进行诱骗控制。本文主要对基于相关滤波的目标跟踪算法进行了改进,研究并实现了基于深度学习的无人机视觉跟踪
由于波分复用（Wave Division Multiplexing）通信系统的传输容量已逐渐逼近非线性香农极限,以少模光纤（FMF）为代表的模分复用技术与多芯光纤（MCF）为代表的空分复用相结合技术开始出现,解决了传输容量不足的问题。四波混频（FWM）作为少模光纤内部的一种非线性效应,在早期光通信网络中被视为限制通信系统传输性能的主要因素,但FWM也能广泛应用于光放大、模式转换、波长转换等多个研究
卫星导航产业正随着科技的腾飞而迅速发展,作为卫星导航产业中必不可少的定位授时终端—GPS接收机的需求日益增加。如何科学有效地验证GPS接收机的性能也逐渐成为导航产业的热门问题。GPS模拟器能够有效帮助GPS接收机进行验证仿真,是分析GPS接收机性能的重要工具,所以对于GPS模拟器的研究与实现具有较大的工程意义。本文通过FPGA+ARM平台进行GPS L1频点的实时再生模拟器设计,完成对GPS L1
随着现代无线通讯技术的发展,智能终端设备也得以迅速普及。这导致了智能终端设备保有量的暴增。再加上物联网（Internet of Things,IoTs）技术的不断成熟,使得智能终端设备所使用的数据流量开始呈现爆发式的增长,人们对于高速数据传输的迫切需求与通讯时延之间的矛盾愈演愈烈。为满足智能终端设备日益增长的无线通信需求,以蜂窝网络基础的端到端（Device-to-Device,D2D）通信技术被
随着北斗三号系统的建设完成,北斗系统在各个领域的重要作用日益凸显,但其局限性也开始显露。在室内环境下,卫星信号被遮蔽,无法进行导航定位。甚至在室外环境下,有时也会受到高大的地形地物的影响,定位的精度和连续性随之下降。伪卫星技术作为GNSS系统的主流辅助定位技术,既能独立组网用于室内高精度定位,又能作为北斗系统的地基增强系统,与北斗系统进行无缝融合定位。因此伪卫星技术与北斗系统相结合,可以弥补北斗系
随着无人机技术发展迅猛,使得无人机在生产生活中被广泛使用,但无人机的不规范使用对航空管制和公共安全造成了威胁。因此,如何对无人机进行有效地检测成为了亟待解决的问题。由于无人机具有飞行高度低、飞行速度慢、不易被发现的特点。同时无人机飞行环境十分复杂,存在大量杂波和干扰,传统的雷达检测方法很难将其从复杂的环境中检测出来。因此,本文提出知识辅助的反无人机雷达检测方法,提高无人机目标检测性能,具体如下:（
随着科学技术的高速发展,人工智能已经广泛应用到医疗、交通、金融等诸多领域,智能看护机器人、自动驾驶汽车等形式多样的智能体在人类生活中也扮演着越来越重要的角色。然而人类在享受人工智能带来的便利之时,也需要解决其带来的伦理问题。例如,机器人误将工人识别为钢板切割、智能音箱建议其使用者自杀、无人驾驶汽车失控致人死亡等。因此,如何确保智能体具备遵守人类基本伦理规范的能力,并与人类进行恰当而友好的互动,是当
随着移动通信、物联网应用的快速发展,用户对应用服务质量提出了更高的要求。边缘计算的出现使得应用服务可以部署在靠近用户的位置,从而降低时延并减少网络负载,提升服务质量。在边缘计算的场景下,不同安全域下的边缘节点的应用往往只为区域内用户提供服务,智能应用的模型参数,用户缓存的数据等保存在本地边缘节点。当用户的地理位置或者网络连接发生变化时,业务的连续性无法保障。因此,为了提供更优质的边缘服务,在保证数
近年来,由于超大规模集成电路（VLSI）制造技术的飞速进步,集成电路的规模与日俱增,使得集成芯片的性能大幅度提升。由于VLSI阵列具备规则的结构以及便捷的实现方式等优势,在微型计算机、雷达、控制等重要领域得到了广泛运用。然而,随着集成电路日趋于复杂,使得集成系统出现问题的可能性也随之增加,从而无法有效的保障集成系统的稳定性。因此,在确保VLSI满足高性能、高速度要求的前提下,为了提高多处理器阵列的
本文通过电弧熔炼与甩带的方法制备出了具有密排六方结构的稀土高熵合金Gd Tb Ho Er、GdTbHoErY、Gd Tb Ho Er La、Gd Tb Ho Er Pr和Gd Tb Ho Er La Y。主要对这些高熵合金做了三个方面的工作:一、通过XRD、SEM和TEM证明了稀土高熵合金GdTbHoErY具有单相的密排六方结构,并且绘制了其磁性相图,研究了其相变类型和磁热效应。二、在稀土高熵合金