水下无线通信办法ok

精心整理水下无线通信系统方案

Version1.00

成都信息工程学院科技处

2014年3月20日

一、几种水下通信方式比较及选择

水下通信主要采用声、电磁波、光几种方式，各种通信方式有其特点及应用范围，各有利弊，现分析如下：

1、在水中传播的各种波中，以纵波(声波)的衰减最小，因而声纳技术和水声信息传输技术被广泛采用和关注。目前，水下无线通信广泛使用的是声学通信技术，水声通信技术具有通信距离远、通信可靠性高等优点，声学通信技术在浅海和深海的水下无线通信领域中得到了广泛的应用。但是，水下声学通信也有诸多的局限性。（1）水声信道传输延时长、传输速率低。水中声波的传播速度

约为

2

长

3

水

上转变成随着信号变化的电流来驱动光源，即将电信号转变成光信号，然后通过透镜将光束以平行光束的形式在信道中传输；接收端由透镜将传输过来的平行光束以点光源的形式聚集到光检测器上，由光检测器件将光信号转变成电信号，然后进行信号调理，最后由解码器解调出原来的信息。但其也有明显缺点，通信方向性要求较高（要求发射及接收对准），偏离角不能太大，通信距离也有限（数百米），同时功耗也较大，应用受到限制。

4、目前还有采用LED光进行水下通信，现对于激光通信，其通信方向性要求现对较低，工程实现较容易，即偏离角可以允许较大高，是当前较高效的近距离水下信息传输技术。与水下声学通

信技术相比，

受环境影响大、可适用的载波频率低、

传输的时延大等不足。首先，可以实现水下大容量数据传输；其次，光学通信具有抗干扰能力强，不易受水温度和盐度变化影响等特点，具有良好的水下电子对抗特性；第三，光波具有较好的方向性，如被拦截，会造成通信链路中断，使用户会及时发现通信链路出现故障，因此具有高度的安全保密性：

第四，光波波长短，收发天线尺寸小，可以大幅度减少发射与接受装备的尺寸和重量，并且目前光电器件的转换效率不断提升，功耗不断降低，这非常适合水下探测系统设计对有效载荷小型化、

）进行

光接

三、系统设计中几个技术问题的设计考虑

系统设计的关键及技术难点在于水下通信的实现，以及在小功率限制下的功率有效利用及尽可能大的光发射功率控制。

（1）、光通信部分链路框图：

LED光通信主要由三大部分组成：发射系统、水下信道和接收系统。CPU模块把检测处理后的传感器等待传送的信息经过编码器编码后，通过调制器转变为信号变化驱动光源，以光的形式在水信道中传输；接收端将传输过来的光信号通过光检测器转变成电信号，然后进行信号调理，最后由解码器解调出原来的信息。设计考虑采用基于发光二极管(LED)和光电倍增管的水下光学通信系统，以提高通信质量，同时设计拟采用PPM调制，它具有所需要的发射功率低，设备简单，是水下光通信的较好选择。

上，

高，

果。

功耗。

（3）、传感检测模块设计

传感检测模块设计主要考虑是一次还是二次信号，如果是二次信号（指的是所有信号均由水下设备以标准电信号形式提供给定水下通信系统）；那么系统设计将比较简单。如果是一次信号，那设计工作量较大，该部分设计有各种成熟传感器件，由于体积及功率的限制，在对成本不敏感的情

况下，尽量采用智能集成传感器芯片。具体选型待指标及测量范围确定后详细设计；主要是工作量的问题。

（4）、通信数据包处理及备用信号通道问题

数据包处理中对音视频信号进行有效压缩，并保留一点数据冗余，以满足进行较强的纠错处理，备用数据增加的要求。

四、主要技术指标

由于资料要求不详细，待课题明确后详细列出。