水下无线光通信系统一般测试方法

水下无线光通信(UWOC)是一种新兴的高速水下通信技术,因其拥有传输带宽高、抗电磁干扰能力强、功耗低和体积小等优点,在学术界和工业界逐渐引起广泛关注。尽管光作为信息载体在水下传输时存在较大衰减,但其传输距离仍然可达百米级别,足以满足传感器数据传输的距离要求。然而,目前UWOC技术仍处于早期发展阶段,大部分UWOC系统的实验仅在实验室水箱开展,且性能测试方法各不相同,缺乏统一的性能测试模型和方法。为更客观地评估UWOC系统的性能,文章尝试提出UWOC系统的一般测试方法,建立测试模型,并总结系统评价指标,以促进UWOC技术的发展。

基于扩频技术的水下无线光通信系统

水下无线光通信(Underwater Wireless Optical Communication,UWOC)逐渐成为海洋探测领域一项越来越重要的技术。得益于水下光通信器件的不断发展,UWOC的通信速率越来越高,可达Gbit/s,但传输距离往往在百米以内,限制了UWOC的应用。扩频技术以一定的信号带宽为代价,可以提高UWOC的接收端灵敏度,延长其传输距离,并提高系统的抗干扰能力。通过对扩频技术进行仿真分析和实验测试,验证了其用于延长UWOC传输距离方案的可行性,且实验结果与仿真结果相吻合。其中,当信号带宽为200 MHz时,使用扩频技术可以将系统接收灵敏度提升约4.8 dB。最后提出将扩频技术应用于基于单光子探测器的UWOC系统,并通过仿真验证了其可行性。

水下无线光通信链路构成与性能优化进展

水下无线光通信(UWOC)可为水下平台提供高速灵活的通信选择。本文介绍了UWOC的基本链路构成,并指出UWOC系统的优化方案。吸收、散射和湍流都会影响UWOC的性能,深入研究信道特性可以指导发射器、接收器和相关信号处理技术的设计。UWOC性能还能够通过复用技术、单光子探测技术和对准系统等进行优化。功能全面的测试平台可以为UWOC系统提供必要的测试环境,为海试与工业化应用奠定基础。本文期望能为UWOC相关研究者带来帮助。

水下无线光通信的安全性研究

水下无线光通信(Underwater Wireless Optical Communication,UWOC)作为水下无线网络的重要补充,因其高带宽、低延迟等特点,近年来引起了众多研究学者的关注,研究方向普遍侧重于提高UWOC系统的传输距离和通信速率,但目前关于UWOC安全方面的研究较少,无法为其提供全面和有效的安全保护。针对UWOC系统面临的安全威胁问题,从光斑扩散、非视距(Non Line of Sight,NLOS)散射和主动攻击3个方面进行了分析。为了推动UWOC的安全性研究,介绍了同样是以光为载波的光纤通信、自由空间通信(Free Space Communication,FSO)和室内可见光通信(Visible Light Communication,VLC)中常见的3个物理层安全技术,即身份认证、数据保密性以及密钥的生成和分发。基于UWOC和水下环境的特点,分析了上述方法在UWOC中应用的实际问题,为未来UWOC的安全性研究提供参考方向。

海洋光学系统中的时空方法

海洋光学系统在海洋探索、开发和监测中起到了越来越重要的作用。水下无线光通信、水下激光雷达是两种迅速发展且有良好应用前景的海洋光学系统。水下无线光通信凭借高速率与低延迟的特点在中短距离应用中成为理想的通信选择;水下激光雷达在获取地理信息、目标探测等应用中也是常用的高精度、高效率的观测方法。然而,海水信道的复杂光学特性为海洋光学系统性能的进一步提升带来了挑战。在海水信道中,不仅吸收与散射作用较强,而且信道中可能有湍流、气泡等动态变化的干扰因素。为应对这些挑战,一方面可通过时间或空间方法提高信噪比;另一方面,时空信息转换的方法有利于提升系统的性能。文中对以上解决方案进行综述,并指出海洋光学系统的发展趋势。