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题名水下无线光通信与测距一体化系统设计与实现(特邀)
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作者
王佳乐
郑凯文
廉杰
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机构
西北工业大学航海学院
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出处
《光通信研究》
北大核心
2025年第4期35-41,共7页
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基金
国家自然科学基金资助项目(62001392)。
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文摘
【目的】随着海洋经济的迅速发展,水下物联网(IoT)面临着智能化和便捷化的迫切需求。传统通信与感知模块的分离导致设备体积庞大和成本高昂,制约了整体系统性能,从而促使通信与感知一体化(ISAC)系统,尤其是基于水下无线光通信(UWOC)的光学ISAC(OISAC)系统成为了当前研究热点。尽管OISAC系统具有高频谱利用率和低延迟的优势,但在实际应用中仍面临时钟同步及硬件实现的挑战。【方法】针对这些问题,文章提出了一种基于扩频信号的一体化双工水下光通信测距(OICAR)系统。文章采用扩频通信体制传输通信信息,这种通信方式能够有效地对抗发射光源和传输信道导致的信道衰落,保证了通信信息的成功传输。同时,文章在双工扩频信号码片中添加时间戳信息,利用主从机时间戳信息、扩频码自相关特性以及频率控制字(FCW),实现了异步收发机水下高精度测距。并且文章采用发光二极管(LED)阵列和现场可编程门阵列(FPGA)处理系统搭建了实时硬件实现系统,为水下OICAR系统的发展提供了硬件验证系统。【结果】随后,在拖曳水池对OICAR实时系统进行了通信与测距实验,验证了文章设计系统水下最远通信距离可达63.5 m,且测距精度保持在±0.25 m以内。【结论】这一结果表明,文章所设计OICAR系统能够实时实现高效的水下通信与精确测距功能。
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关键词
水下无线光通信
硬件设计
水池实验
一体化光通信测距
扩频系统
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Keywords
UWOC
hardware design
water⁃tank experiment
OICAR
spread spectrum system
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分类号
TN929
[电子电信—通信与信息系统]
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