引用本文:
王金龙, 高进, 吴振刚,等. 基于商用蓝光LED的深海高速无线光通信系统[J]. 光通信技术,2021,45(11):41-44.
王金龙1,高 进1,吴振刚1,李上宾2,朱家远1
(1.中国电子科技集团公司 第八研究所,合肥 230051;2.中国科学技术大学 信息学院,合肥230027)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:针对激光二极管(LD)光源光束窄、发散角小、出光功率受阻和对准困难等问题,提出了一种基于商业蓝光发光二极管(LED)的深海高速无线光通信系统,并对系统在10 m、50 m的一类海水信道中分别进行实验与仿真。结果表明:为了保证系统误码率低于10-3,当水下信道长10 m时,数据传输速率可达500 Mb/s;当水下信道长50 m时,数据传输速率可达20 Mb/s。
关键词:水下无线光通信;蓝光发光二极管;开关键控调制
中图分类号:TN929.12 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2021)11-0041-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2021.11.008
0 引言
水声通信因数据速率低、时延大而受到许多应用限制。由于趋肤效应,射频电磁波在水中传播时衰减很大,因此利用射频电磁波实现水下通信极其困难。与射频电磁波相比,由于蓝光在水下吸收散射引起的衰减较小,因而水下蓝光无线光通信引起了人们广泛的兴趣[1]。 近几年, 基于微米级发光二极管 (μLED) 或激光二极管(LD)的高速水下无线光通信(UOWC)系统已经被实验证明是可行的[2-17], 传输距离能达到几十米,甚至上百米。但由于LD光源光束窄、发散角小和出光功率受阻,长距离传输后需要严格的跟踪对准系统,并且在发射端和接收端需要超高增益光学天线,而采用合适的商业蓝光发光二极管 (LED)却不受窄角度波束限制,能在10~50 m的水下通信信道中传输视频、数据或遥控信号 [15-17]。同时,与蓝光LD光源相比,商用蓝光LED的寿命更长。因此,本文提出一种基于商用蓝光LED的深海高速无线光通信系统。
4 结束语
本文设计了一种基于商用蓝光LED、采用OOK调制的水下无线蓝光通信系统(发射机光源由商用蓝光LED模块加上独特的级联透镜组成,其独特的配光避免了小物体或气泡完全阻塞光路),对系统在一类海水10 m、50 m信道中分别进行了实验与仿真,通信速率分别达到了500 Mb/s、20 Mb/s,系统实验与仿真误码率均低于10-3。后续研究表明,当水下收发端相距50 m时,即使收发端各垂直于收发轴线移动2 m,系统也能完成正常的通信。因此,商用蓝光LED在低复杂度、低成本、低功耗和高速UOWC系统中具有较好的应用潜力。