[发明专利]一种双波长的水下无线光通信方法及系统

说明书

本发明属于水下无线光通信领域，涉及双波长的水下无线光通信方法及系统。该方法包括：控制发射系统对两束不同波长的光进行光束合成，形成光信号A；将光信号A变换为具有发散角θ的光信号B，并通过信道发送至接收端；控制接收系统将接收到的光信号B分成两束，一束光信号经过滤波、光电转换处理成电信号C1，另一束光信号经过滤波、光电转换、平滑滤波处理成电信号C2，通过数据处理模块对电信号C1、C2进行光强补偿处理以输出电信号out；对电信号out进行解调、译码处理，最后得到原始信号。与现有的空间分集技术相比，该系统使用同一光学接收模块接收光强，且仅由两路光电探测电路组成，体积小、成本低，整体结构更加紧凑。

技术领域

本发明属于无线光通信技术领域，涉及一种双波长的水下无线光通信方法及系统。

背景技术

水下无线信息传输在军事活动、污染检测、石油控制、气候变化监测以及海洋学研究等领域发挥着重要作用，受到军事、工业和科学界的广泛关注。与传统的水声通信相比，水下无线光通信具有高带宽、低功耗、抗干扰等优点，所以逐渐受到人们的重视。

海洋湍流是影响水下无线光通信系统传输性能的主要因素之一。由于海水受到温度和盐度梯度变化引起的折射率随机波动的影响，进而形成海洋湍流。光信号经过海洋湍流信道后，会导致接收端光强度闪烁，引起接收功率动态时变效应，从而使水下无线光通信系统通信质量恶化。针对上述问题，研究人员提出空间分集技术来缓解海洋湍流对水下无线光通信系统的影响，而空间分集技术则是通过采用具有一定空间间隔的多个接收机来缓解海洋湍流对水下无线光通信性能的影响，但其成本较高，体积庞大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种双波长的水下无线光通信方法及系统，以克服海洋湍流对水下无线光通信性能的影响。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种双波长的水下无线光通信方法，应用于水下无线光通信系统，所述水下无线光通信系统包括依次连接的发射系统、信道和接收系统，所述双波长的水下无线光通信方法包括以下步骤：

1)控制所述发射系统对两束不同波长的光进行光束合成，形成光信号A；

2)将所述光信号A变换为具有发散角θ的光信号B，并通过所述信道发送至接收端；

3)控制所述接收系统将接收到的光信号B分成两束，一束光信号经过滤波、光电转换处理成电信号C1，另一束光信号经过滤波、光电转换、平滑滤波处理成电信号C2，通过数据处理模块对所述电信号C1、C2进行光强补偿处理以输出电信号out；

4)对所述电信号out进行解调、译码处理。

进一步，所述步骤2)中光信号A通过发射光学模块变换为具有发散角θ的光信号B，所述发散角θ小于180度。

进一步，所述步骤1)中两束不同波长的光包括：第一波长光源，为携带传输信息的光信号；第二波长光源，为不携带任何信息的直流光信号。

进一步，所述步骤3)中通过数据处理模块对所述电信号C1、C2进行光强补偿处理以输出电信号out，具体包括：

3.1)定义携带传输信息的第一波长光源的输出光功率为P_T1(t)，经滤波、光电转换处理后的电信号C1的输出功率为P_R1(t)，定义不携带任何信息的第二波长光源的输出光功率为P_T2(t)，经滤波、光电转换处理后的电信号C2的输出功率P_R2(t)，t为时间；

3.2)对所述输出功率P_R2(t)进行平滑滤波处理，得到平滑处理后的输出信号C2’，其功率记作smooth[P_R2(t)]；