[发明专利]智能水下无线光通信系统

权利要求书

1.一种智能水下无线光通信系统，其特征在于，包括：置于水下且分别进行防水封装的发送设备与接收设备；其中：

所述发送设备包括：相互连接的信息发送部分和反馈收集部分；所述信息发送部分包含依次连接的数据采集模块、用于对发送信号进行调制编码的发送端数字信号处理模块、第一数模转换模块、第一放大均衡模块与LED光源，以及为LED光源提供直流工作电压的直流偏置模块；反馈收集部分包含依次连接的接收反馈信号模块、第一模数转换模块与反馈信号判决模块；

所述接收设备包括：信息接收部分和反馈发送部分；所述信息接收部分包含依次连接的光接收机模块、第二放大均衡模块、滤波器模块、第二模数转换模块、用于对接收的光信号进行解调解码的接收端数字信号处理模块以及数据恢复模块；反馈发送部分包含依次连接的信道环境监测模块、反馈信号生成模块、第二数模转换模块以及所述反馈信号发送模块；所述信息接收部分中的数字信号处理模块还与反馈发送部分的信道环境监测模块相连。

2.根据权利要求1所述的一种智能水下无线光通信系统，其特征在于，所述发送端数字信号处理模块包括：第一时钟管理模块、数据缓存模块、组帧模块、编码模块、调制模块、速率控制模块及数据发送模块；其中：

第一时钟管理模块，用于产生不同时钟域的时钟信号；

数据缓存模块，用于数据在不同时钟域之间传输时缓存以使时序稳定；

组帧模块，用于将到来的数据按照相应规则拆分组成设定的帧结构格式；

编码模块，用于根据反馈收集部分反馈的当前信道环境条件，从而选择相应的编码方式对帧数据进行信道编码；

调制模块，用于根据反馈收集部分反馈的当前信道环境条件，从而选择相应的调制格式，将编码后的数据调制成串行信号；

速率控制模块，用于控制传输数据的速率；

数据发送模块，用于将调制的串行信号输出给第一数模转换模块。

3.根据权利要求2所述的一种智能水下无线光通信系统，其特征在于，所述相应的编码方式为里德-所罗门RS码、卷积码、RS-卷积级联码与Turbo码中的一种。

4.根据权利要求2所述的一种智能水下无线光通信系统，其特征在于，所述相应的调制格式为NRZ-OOK、DPIM与PAM中的一种；相应的数据速率为1Mb/s、5Mb/s、25Mb/s和100Mb/s中的一种。

5.根据权利要求2所述的一种智能水下无线光通信系统，其特征在于，所述反馈收集部分的接收反馈信号模块通过反馈信道接收接收设备反馈的携带信道状态信息的信号；所述反馈信道为光信道或者声信道；接收反馈信号模块为光电探测器或水声接收器；

接收反馈信号模块将携带信道状态信息的信号传输给第一模数转换模块转换为数字信号后，由反馈信号判决模块判断当前信道环境条件。

6.根据权利要求1所述的一种智能水下无线光通信系统，其特征在于，LED光源波长在400nm-532nm范围内。

7.根据权利要求1所述的一种智能水下无线光通信系统，其特征在于，所述接收端数字信号处理模块包括：第二时钟管理模块、位同步模块、帧同步模块、速率判决模块、解调模块、解码模块、数据帧组包模块与数据回传模块；其中：

第二时钟管理模块，用于产生不同时钟域的时钟信号；

位同步模块，用于对数据进行下采样，保证每次采样点均在信号脉冲峰值处；

帧同步模块，用于检测每帧数据的同步头，捕获到同步头之后开始采样有效数据；

速率判决模块，用于检测判断当前数据传输速率并选择对应下采样倍数；

解调模块，用于检测当前数据帧采用的调制格式，而后进行相应的解调处理；

解码模块，用于检测解调后的数据采用的编码方式，而后对数据进行相应的校验纠错与解码恢复处理；

数据帧组包模块为发送设备中组帧模块的逆变换，用于将数据帧按照原先的数据包长度重新组合成包格式；

数据回传模块，用于根据采用的与数据恢复模块通信的接口标准将数据包封装为符合标准的格式。

8.根据权利要求1所述的一种智能水下无线光通信系统，其特征在于，

所述信道环境监测模块，用于对接收信号进行相应计算，得到通用的性能指标参数，包括丢帧率FER、误比特率BER、Q因子、信号均方根值RMS与接收信噪比SNR；

反馈信号生成模块，用于根据信道环境监测模块输出的性能指标参数判断所属的信道环境类型，生成对应的反馈信号；

第二数模转换模块，用于对反馈信号进行数模转换；

反馈信号发送模块，用于将数模转换后的反馈信号调制到其他波长的光信号或者声发送器上向外发送。