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【作 者】
胡秀寒
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【学位年度】2015
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【学位授予单位】中国科学院上海光学精密机械研究所
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【导师姓名】朱小磊
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【 关键词 】水下光通信阵列接收自适应信号处理蒙特卡洛仿真马尔科夫链
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【摘 要】
本论文主要针对水下无线光通信（UWOC）的应用需求，对激光脉冲在水下传输后的特性进行了全面的仿真，改进了仿真方法，并基于仿真结果设计了通信系统，重点对系统中的控制电路和自适应阵列接收技术进行了研究，其中主要研究内容和创新点包括： 1）水下光学信道特性研究。利用蒙特卡洛（MC）法，通过仿真分析研究了激光脉冲在水下传输后的角度、时域、空域分布以及能量衰减情况，并研究了具有特定接收孔径和视场角的接收机接收到的脉冲能量和脉冲宽度。仿真结果作为理论基础指导UWOC系统的方案制定。 2）仿真方法的改进和创新...
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本论文主要针对水下无线光通信（UWOC）的应用需求，对激光脉冲在水下传输后的特性进行了全面的仿真，改进了仿真方法，并基于仿真结果设计了通信系统，重点对系统中的控制电路和自适应阵列接收技术进行了研究，其中主要研究内容和创新点包括： 1）水下光学信道特性研究。利用蒙特卡洛（MC）法，通过仿真分析研究了激光脉冲在水下传输后的角度、时域、空域分布以及能量衰减情况，并研究了具有特定接收孔径和视场角的接收机接收到的脉冲能量和脉冲宽度。仿真结果作为理论基础指导UWOC系统的方案制定。 2）仿真方法的改进和创新。为了提高仿真精度，改进了MC法，在较少增加仿真时间的情况下明显提高仿真精度。基于改进的MC法，提出了半解析MC仿真法并推导了计算公式，可用于快速的估计系统的最大通信距离。另外，创新性地将马尔科夫链应用到了水下光传输仿真中，在计算接收面上的能量和时域分布时，可以显著降低仿真耗时，提高仿真速度。 3）长距离UWOC系统设计。根据MC仿真的结果，采用电光调制的倍频Nd:YAG脉冲激光作为光源，选用光电倍增管作为探测器，制定4路分集接收及信号合成方案，并采用自适应信号处理技术以保证通信的可靠性。 4）控制电路的软硬件实现。根据UWOC系统设计要求，设计并制成了控制电路，研究和编写其中的运行程序。检测和调试结果表明，控制电路可以完成实时全双工具有纠错功能的通信。 5）自适应阵列接收技术研究。在自适应信号处理方面，研究了均值滤波协同错位相减对脉冲定位精度提高的效果、软判决应对信号及噪声改变的能力，探测器自动增益控制方法及通信中脉冲丢失和重复时的处理方法。实验结果表明，控制电路具有良好的自适应性，能够很好地应对信号变化。在阵列接收方面，通过仿真和实验研究了4路信号合成对脉冲正确定位以及在弱信号提取方面的促进作用，结果表明，阵列接收和信号合成能够显著提高脉冲定位精度和信号提取能力。
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【文献类型】
学位论文
- 【 JCR分区 】
INFECTIOUS DISEASES:Q2
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