[发明专利]基于塑料光纤延长通信链路的水下无线绿光通信传输系统

权利要求书

1.一种基于塑料光纤延长通信链路的水下无线绿光通信传输系统，其特征在于，包括发射端和接收端，以及发射端和接收端之间的传输信道；所述发射端，包括依次连接的电脑、波形发生器、放大器、偏置器、激光二极管、透镜；所述接收端包括依次连接的透镜、光电探测器，示波器和电脑；传输信道包括依次连接的塑料光纤信道、透镜和水下信道；塑料光纤信道和水下信道将发射端发射的光信号传输到接收端，透镜用来聚光耦合；

所述发射端中：

所述电脑，用于原始发射数据的产生、编码和调制；

所述波形发生器，用于生成模拟信号波形；

所述放大器和偏置器，用来生成正极性信号；

所述激光二极管，将正极性信号驱动为绿色光信号；

所述透镜，用来聚光耦合；

所述接收端中：

所述透镜，用来聚光耦合；

所述光电探测器，将光信号转换为电信号；

所述示波器，用来进行波形采集；

所述电脑，用来处理后期接收信号样本数据，进行解调、解码和恢复数据。

2.根据权利要求1所述的水下无线绿光通信传输系统，其特征在于，所述发射端中：

由电脑产生伪随机比特数据，作为原始数据是一个二进制序列（PRBS），对其进行编码，即由电脑端计算机软件MATLAB产生特定的OFDM时域信号；然后进行调制，具体采用基于预均衡和比特分配的OFDM调制，具体流程为：

（1）PRBS首先经过串并转换由串行二进制序列变为并行二进制序列，被映射为复数格式的M-QAM码元；

（2）将一半的OFDM子载波用来发送信号和导频，然后将导频序列以均匀间隔插入QAM码元数据块中；

（3）接着进行厄米对称，将OFDM剩下的一半子载波用M-QAM符号的共轭复数来填充，以满足共轭对称；

（4）然后进行预均衡操作和比特分配；所述预均衡采用软件频域预均衡，预均衡方法为单抽头迫零算法，根据系统频率响应曲线，调整子载波的发射功率权重；所述比特分配，是根据信噪比分配比特，为每个子载波设定特定的比特数量；如果子载波信噪比高，则分配更多比特，如果子载波信噪比太低，则分配更少比特或不分配比特；在比特分配中，每个子载波可传输的比特数由该子载波的信噪比决定；

（5）紧接着进行快速傅里叶逆变换IFFT获得时域信号；

（6）最后加入合适长度的循环前缀CP头进行并串转换；

（7）信号再经过数模转换，通过激光二极管发出调制好的光信号，经过透镜聚焦后发射，进入传输信道中。

3.根据权利要求2所述的水下无线绿光通信传输系统，其特征在于，所述接收端中：

接收端包括透镜、光电转换器件APD、滤波放大器，由电脑进行解调、解码和恢复数据；

传输信道的光信号经过接收端的透镜耦合后，被光电转换器件APD转换为可以处理的电信号，完成光电转换和模数转换操作；信号通过示波放大器进行滤波放大；信号在电脑端再经过解调、解码后恢复原始数据；其中：

解调的具体流程为：

（1）去除先前加入的循环前缀CP头后进行串并转换；

（2）通过深度神经网络DNN恢复原始比特信息；

解码的具体流程为：通过电脑端离线操作，得到传输速率、BER、SNR、星座图表征参数。