基于网络协议的水下半双工无线光通信研究

发布时间：2020-12-25 10:47

　　随着人类对海洋资源的深入探索,人类与海洋之间的通信日益频繁,迫切需要高速水下无线传输技术的支持。水下无线光通信由于具有速率高、体积小,功耗低等突出优点,被认为是解决水下高速数据近距离无线传输的有效手段,近年来引起了广泛的关注。在水下双向无线光通信工程应用中,后向散射的存在会引起双向链路的串扰,极大的制约着通信性能。针对这一问题,本文基于半双工通信模式从时间上隔离后向散射带来的串扰问题,设计光通信系统并验证了方案的可行性。本文主要工作和创新点包括以下三个方面:(1)基于蓝光LED和大面积PMT,设计并研制了水下半双工无线光通信硬件组件,该硬件可支持20Mbps的链路速率;(2)基于网络协议,设计了半双工通信中的数据传输逻辑,解决了半双工模式的软件实现和通信过程中的时钟同步问题;(3)搭建并完成了系统的联调测试,分别完成了地面测试实验以及水下测试实验,实现了最高20Mbps的链路传输速率,水中传输距离18m,验证了系统方案的可行性。 

【文章来源】：陕西师范大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 水下无线光通信的国内外研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 水下无线光通信的系统组成及实现
    2.1 水下无线光通信的系统工作组成
    2.2 光发射机的设计与实现
        2.2.1 通信光源的选择
        2.2.2 调制方式的选择
        2.2.3 光驱动器的设计
    2.3 光接收机的设计与实现
        2.3.1 光电探测器的选择
        2.3.2 信号处理
    2.4 控制模块的设计及实现
    2.5 本章小结
第3章 基于网络协议的半双工数据通信设计
    3.1 FPGA简介
    3.2 FPGA开发流程
    3.3 基于网络协议的数据通信设计
        3.3.1 TCP/IP网络协议
        3.3.2 数据传输的逻辑设计
    3.4 本章小结
第4章 系统测试
    4.1 地面测试
    4.2 水下测试
        4.2.1 测试过程
        4.2.2 测试结果
    4.3 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
附录缩略词
致谢
攻读学位期间研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]硅光电二极管光谱响应度的分析[J]. 张学骜,吴昊,张海良,王飞,贾红辉.  大学物理实验. 2011(02)

博士论文
[1]面向深海应用的水下双向无线光通信研究[D]. 韩彪.中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所) 2018

硕士论文
[1]水下可见光高速通信系统的设计与实现[D]. 杨杰.青岛科技大学 2017
[2]单光子探测器的研究与设计[D]. 张栎存.北方工业大学 2017
[3]雪崩光电二极管电流检测电路设计[D]. 朱田友.东南大学 2017



本文编号：2937502