基于FPGA的16QAM水下无线蓝色激光通信系统研究
发布时间：2022-11-07 17:48
与传统水下通信技术相比,水下无线光通信技术（Underwater wireless optical communications,UWOC）具有带宽高、抗干扰能力强、功耗低、体积小、保密性好等优势,可为实时、高速近距离水下无线通信提供强大的技术支撑。在海洋资源开发、海洋环境监测、海洋地质结构研究等领域将发挥重要作用,已成为各国竞相发展的重要通信技术之一。为提高水下无线光通信系统的数据速率、健壮性与实用性,本文对水下无线光通信系统关键技术展开研究,分析海水对光的吸收与散射作用,针对光发射器件中的激光二极管、发光二极管,与接收器件中的光敏电阻、正负本征光电二极管、雪崩光电二极管、光电倍增管等详细分析比较,综合选定构成系统的收发电路核心元件,并在现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）硬件基础上,结合通信速率较高的16进制正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation,QAM）技术、设计实现了基于450nm波长蓝色激光的水下无线通信系统。本文针对16QAM调制的载波恢复算法展开研究,提出了基于改进载波恢复算法的16...
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景与研究意义
1.1.1 海底光缆通信技术
1.1.2 水声通信技术
1.1.3 水下射频电磁通信技术
1.1.4 水下无线光通信技术
1.1.5 课题研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 课题研究目标与研究内容
1.4 论文组织结构
2 水下无线光通信关键技术研究
2.1 水下无线光通信系统概述
2.2 可见光水下信道传输特性
2.3 光源技术
2.3.1 激光二极管
2.3.2 发光二极管
2.4 光电接收技术
2.4.1 光敏电阻
2.4.2 正负本征光电二极管
2.4.3 雪崩光电二极管
2.4.4 光电倍增管
2.5 本章小结
3 改进载波恢复算法的16QAM原理及仿真
3.1 16QAM调制技术原理
3.2 16QAM解调技术原理
3.2.1 16QAM相干解调原理
3.2.2 改进的载波恢复算法原理
3.2.3 位同步算法原理
3.3 基于改进载波恢复算法的16QAM仿真验证
3.4 本章小结
4 16QAM水下无线光通信系统FPGA实现方案
4.1 系统整机实现方案
4.2 系统整机时钟分配方案
4.3 系统发射端
4.3.1 串行数据源模块
4.3.2 串并变换模块
4.3.3 星座映射模块
4.3.4 上变频与成型滤波处理
4.3.5 载波发生器
4.3.6 乘法器与加法器
4.4 系统接收端
4.4.1 改进算法的载波恢复模块
4.4.2 位同步模块
4.4.3 门限判决模块
4.4.4 解映射与并串变换模块
4.4.5 误码率统计模块
4.5 本章小结
5 系统仿真及整机测试
5.1 系统发射端功能仿真
5.2 系统接收端功能仿真
5.3 系统整机测试
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]水下无线光通信关键技术应用研究[J]. 易丛琴,周汝雁. 通信技术. 2017(10)
[2]采用电极对天线的水下通信电波传播分析[J]. 路洋洋,王永斌,翟琦. 通信技术. 2013(09)
[3]一种基于介质集成波导腔的小型化滤波器[J]. 方志华,张忠海. 现代电子技术. 2012(21)
[4]水声通信技术研究进展[J]. 程恩,袁飞,苏为,高春仙,曾文俊,孙海信,胡晓毅. 厦门大学学报(自然科学版). 2011(02)
[5]用于水下传感器网络的无线光通信研究概况[J]. 魏巍,陈楠楠,张晓晖,饶炯辉,王文博. 传感器世界. 2011(03)
[6]FSK信号非相干解调的数字实现[J]. 王伟,张靖,王伟伟. 无线电通信技术. 2010(04)
[7]水下无线传感器网络的研究进展[J]. 郭忠文,罗汉江,洪锋,杨猛,倪明选. 计算机研究与发展. 2010(03)
[8]LED照明与应用[J]. 路秋生. 灯与照明. 2009(04)
[9]水下光学无线通信的海水信道特性研究[J]. 隋美红,于新生,刘西锋,周章国. 海洋科学. 2009(06)
[10]水下移动传感器网络中的光通讯与测距设计方案[J]. 罗琳峰,王硕. 机器人技术与应用. 2008(02)
硕士论文
[1]水下可见光通信OFDM系统设计与实现[D]. 胡锋.解放军信息工程大学 2017
[2]水下无线光通信系统的研究和实现[D]. 吴健.厦门大学 2014
本文编号：3704127
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景与研究意义
1.1.1 海底光缆通信技术
1.1.2 水声通信技术
1.1.3 水下射频电磁通信技术
1.1.4 水下无线光通信技术
1.1.5 课题研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 课题研究目标与研究内容
1.4 论文组织结构
2 水下无线光通信关键技术研究
2.1 水下无线光通信系统概述
2.2 可见光水下信道传输特性
2.3 光源技术
2.3.1 激光二极管
2.3.2 发光二极管
2.4 光电接收技术
2.4.1 光敏电阻
2.4.2 正负本征光电二极管
2.4.3 雪崩光电二极管
2.4.4 光电倍增管
2.5 本章小结
3 改进载波恢复算法的16QAM原理及仿真
3.1 16QAM调制技术原理
3.2 16QAM解调技术原理
3.2.1 16QAM相干解调原理
3.2.2 改进的载波恢复算法原理
3.2.3 位同步算法原理
3.3 基于改进载波恢复算法的16QAM仿真验证
3.4 本章小结
4 16QAM水下无线光通信系统FPGA实现方案
4.1 系统整机实现方案
4.2 系统整机时钟分配方案
4.3 系统发射端
4.3.1 串行数据源模块
4.3.2 串并变换模块
4.3.3 星座映射模块
4.3.4 上变频与成型滤波处理
4.3.5 载波发生器
4.3.6 乘法器与加法器
4.4 系统接收端
4.4.1 改进算法的载波恢复模块
4.4.2 位同步模块
4.4.3 门限判决模块
4.4.4 解映射与并串变换模块
4.4.5 误码率统计模块
4.5 本章小结
5 系统仿真及整机测试
5.1 系统发射端功能仿真
5.2 系统接收端功能仿真
5.3 系统整机测试
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]水下无线光通信关键技术应用研究[J]. 易丛琴,周汝雁. 通信技术. 2017(10)
[2]采用电极对天线的水下通信电波传播分析[J]. 路洋洋,王永斌,翟琦. 通信技术. 2013(09)
[3]一种基于介质集成波导腔的小型化滤波器[J]. 方志华,张忠海. 现代电子技术. 2012(21)
[4]水声通信技术研究进展[J]. 程恩,袁飞,苏为,高春仙,曾文俊,孙海信,胡晓毅. 厦门大学学报(自然科学版). 2011(02)
[5]用于水下传感器网络的无线光通信研究概况[J]. 魏巍,陈楠楠,张晓晖,饶炯辉,王文博. 传感器世界. 2011(03)
[6]FSK信号非相干解调的数字实现[J]. 王伟,张靖,王伟伟. 无线电通信技术. 2010(04)
[7]水下无线传感器网络的研究进展[J]. 郭忠文,罗汉江,洪锋,杨猛,倪明选. 计算机研究与发展. 2010(03)
[8]LED照明与应用[J]. 路秋生. 灯与照明. 2009(04)
[9]水下光学无线通信的海水信道特性研究[J]. 隋美红,于新生,刘西锋,周章国. 海洋科学. 2009(06)
[10]水下移动传感器网络中的光通讯与测距设计方案[J]. 罗琳峰,王硕. 机器人技术与应用. 2008(02)
硕士论文
[1]水下可见光通信OFDM系统设计与实现[D]. 胡锋.解放军信息工程大学 2017
[2]水下无线光通信系统的研究和实现[D]. 吴健.厦门大学 2014
本文编号：3704127
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