Page 41 - 网络电信2022年5月刊
P. 41

水下信道传输时，海水由于是电介质导体，含有大量有机物、                           图4 2.5m 空气信道特性量测
            无机盐和浮游植物等，主要考虑海水对光波能量的吸收效应、
            对光波的散射效应、波束扩展和湍流效应等问题，导致光强越
            来越小，影响延长距离。对水下光传输信道中的散射效应进行
            建模分析，对于水下不同大小散射粒子有不同研究方法。可以
            通过改变水下光波的形状来适应不同的水下光传输信道，如平
                             [5]
            面波、光束和涡旋光 。以室内光通信系统为例，系统规格如
            下表1所示，带宽共15.36  MHz，采用256-FFT，实际使用112个
            子载波进行通信传输，对应使用带宽为13.44 MHz。

             表1 室内光通信系统规格







                                                                 完成的光通信技术，完成针对水下信道光信号OFDM  传输建模
                                                                 方法，搭建水下可见光通信OFDM处理系统，进一步应用于高速
                                                                 水下无线光通信并提升传输速率。随着高速水下无线光通信整
                                                                 合进第六代移动通信标准，将可望带动整个通信产业的发展扩
                                                                 展到水下通信。未来将可以广泛地利用于水下探勘、救灾等应
                针 对 传 统 的 单 载 波 调 制 在 水 下 光 通 信 效 果 不 佳 的 问
                                                                 用，对于逐渐活络的海洋探测开发、救灾及海洋休闲活动等应
            题，将正交频分复用（Orthogonal  FrequencyDivision
                                                                 用也极具吸引力，很可能突破水下通信和跨域通信的瓶颈。
            Multiplexing,  OFDM）技术应用于水下可见光通信研究。相比
            传统的单载波OOK 信号，将光信号采用OFDM 技术进行传输，可
            以有效对抗水下高速通信时海水的散射造成的码间干扰（Inter
            SymbolInterference,  ISI），并降低了接收误码率。OFDM的主
            要手段是在载波上并行传输多个低速率的数据流。这个数据流
                                                                 参考文献：
            是由一个高速率的数据流分解而来的，数据子载波间彼此保持                          [1] 王海斌, 汪俊, 台玉朋, 等. 水声通信技术研究进展与技
            相互正交的关系可以重叠并行传输还能保持互不干扰，可以消                               术水平现状[J]. 信号处理, 2019, 35（09）：1441-1449
            除子载波间的干扰。OFDM也可以对抗频率选择性衰落，在无线                        [2]  朱敏,  武岩波.  水声通信技术进展[J].  中国科学院院刊,
            信道传输中的整个频带内衰落被分散到每个低速率的子信道之                               2019, 34（03）：289-296
            后衰落集中度被模糊，可以认为是平坦的，接收端可以利用频                          [3] 施剑阳, 牛文清, 徐增熠,等. 面向6G 的可见光通信关键
            率均衡器来克服衰落的影响。
                                                                      技术[J]. 无线电通信技术, 2021, 47（6）: 6
                在正交频分复用OFDM  系统中，LED允许通过的最大直流电
                                                                 [4] 韩彪. 面向深海应用的水下双向无线光通信研究[D]. 中国
            流值会限制输入信号的幅度，系统具有较高峰均功率比（Peak
                                                                      科学院大学（中国科学院西安光学精密机械研究所）
            to  Average  Power  Ratio，PAPR）特性，使得LED  表现出非线
                                                                 [5]  魏安海.  光脉冲在大气-  海水混合信道中传输特性研究
            性，LED  的非线性会影响OFDM  的信号导致带外辐射、带内失                         [D]. 中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）
            真、频谱效率降低等问题，降低系统的性能                [6-8] 。在2.5公尺的
                                                                 [6]  Dimitrov  S,  Haas  H.  Information  rate  of
            通信距离下所量测的空气信道特性如图4  所示，在实际使用的
                                                                      OFDMbasedoptical  wireless  communication  systems
            112个子载波信道，量测到信道信噪比平均为6.62dB，最大为
                                                                      with nonlineardistortion [J]. Journal of Lightwave
            28.55dB，在2.5m传输距离下采用OFDM-16QAM最高传输率可达
                                                                      Technology,2013, 31（6）: 918-929
            50Mbps。
                                                                 [7]  王灿,  周盈君,  迟楠.  可见光通信中抗非线性方法的比较
                                                                      研究[J]. 中国照明电器, 2017（7）: 9-15, 26.
                五、结语
                本文梳理了水下通信所涉及的技术，即水声通信、无线电                        [8]  Elgala  H,  Mesleh  R,  Haas  H.  Non-linearity
                                                                      effectsand predistortion in optical OFDM wireless
            通信和光通信。从技术应用层次出发，分析了这些水下通信技
                                                                      transmissionusing  LEDs  [J].  International  Journal
            术的难点。随着第六代移动通信白皮书中的提出与讨论，无线
                                                                      of  Ultra  WidebandCommunications  and  Systems
            光通信也越来越受到各个国际通信大厂所重视，视为下一世代
                                                                      （IJUWBCS）, 2009, 1（2）:143-150
            无线通信的重要关键技术。未来将结合苏州芯运旺科技所开发

                                                      网络电信 二零二二年五，六月                                           63
   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46