[发明专利]一种抗干扰的水下可见光通信系统

说明书

本发明提供了一种抗干扰的水下可见光通信系统，属于水下可见光通信技术领域。本发明所述系统弥补了现有水下可见光通信在抗干扰能力上的缺陷，使系统在真实复杂环境下的通信能力大大增强。发明所述系统使用双信道的设计，并开发出一种针对圆偏振光的编码方式，使系统能够实现容忍收发器位移/旋转的可靠通信，能够解决水下环境中动态环境阳光干扰。本发明所述系统积累的经验和技术不仅可以为水下可见光无线通信提供产品，也为提高可见光通信的抗干扰性提供解决了方案。

技术领域

本发明属于水下通信技术领域，特别涉及一种抗干扰水下光通信系统。

背景技术

在探索海洋的过程中，作为信息传递的纽带，水下通信系统是实现水下信号传递、指令控制与信息采集过程中极为重要的关键系统，也是组建水下传感器网络的关键一环。水下可见光通信以光波作为载波实现数据传输，与传统的水声通信和水下射频通信相比具有带宽高、抗干扰能力强、功耗低、体积小等优势，在水下无线通信领域得到了广泛地研究。目前，水下可见光通信系统已在鲁棒性、高带宽传输等领域取得了一定进展。但是，水下可见光通信仍然面临抗干扰差的问题。水下环境复杂，通信设备长时间处在水波和海浪的干扰之下，设备的旋转、位移会削弱接收模块对光线的接收能力，进而影响系统通信性能，造成较高的误码率或直接影响通信链路的连接。水下环境的阳光干扰很强，海面上的环境光更是强烈且光照强度随时间变化巨大，传统系统在强光的干扰下无法分辨出发送模块发送的有效光信息，导致误码率极高。因此，亟需一种能够应用于复杂环境下的高带宽、低延迟，且具有高抗干扰能力的水下光通信系统，实现高速信息传输。

发明内容

为满足现有技术中的上述需求，本发明提供一种抗干扰的水下光通信系统。

本发明的技术方案：

一种抗干扰的水下可见光通信系统，包括发送模块和接收模块。

所述发送模块包括编码器1、两个LED驱动电路2、两个大功率LED3、线偏振片Ⅰ4和四分之一波片Ⅰ5。可见光通信系统在信号发送时，编码器1将所要发送的二进制数据分组，然后将分组的信息进行编码，编码后的信息分别输出到两个对应的LED驱动电路2上，LED驱动电路2分别调制大功率LED3，将数字信号转化为光信号，大功率LED3发射出的全向信号光首先经过线偏振片Ⅰ4，将全向信号光转化为线偏振光。然后，线偏振光通过四分之一波片Ⅰ5转化为圆偏振光。最终，发送模块以圆偏振光的形式在水下环境信道中传播。

所述接收模块包括滤光片6、四分之一波片Ⅱ11、线偏振片Ⅱ10、接收模块PD7、I-V放大器8和差分放大器9。在进行信号接收时，经过环境信道的圆偏振光信号首先经过滤光片6，滤除蓝绿光波段外的多余光波，只剩下带有环境光干扰的圆偏振光。接着，带有环境光干扰的圆偏振光信号通过接收模块的四分之一波片Ⅱ11，将圆偏振光信号转化为带有环境光干扰的线偏振光。然后，线偏振光信号通过接收模块的线偏振片Ⅱ10，转换为两路线偏振光，并分别在两个接收模块PD7将光信号转换为电信号。两路电信号分别输入到两个I-V放大器8上，将微弱的电信号进行放大。最后，将两路信号送入差分放大器9中，滤除环境光的干扰，最终经过解码获得目标数据。