[發明專利]水下無線光通信方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 202010087739.6
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN111313981B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 孫彩明;張愛東;張龍;石武
• 申請（專利權）人: 鵬城實驗室
• 主分類號: H04B13/02
• 分類號: H04B13/02;H04B10/50;H04B10/516;H04B10/60;H04J14/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李偉

本發明提供一種水下無線光通信方法、裝置及系統，所述方法包括：獲取通信數據，對通信數據按照預設的已修正的串行通信協議進行處理，得到與通信數據對應的多個調制信號，調制信號與預先生成的并行的光波通信信道一一對應；對于每個光波通信信道，依據與該光波通信信道對應的調制信號調制該光波通信信道的光波，得到攜帶調制信號的調制光波；使用與并行通信信道生成技術對應的擴束器對各個調制光波進行處理，得到與并行通信信道生成技術對應的光束，光束由調制光波構成；并將光束發送至對應的接收端，使得接收端對光束進行處理，獲得通信數據。應用本發明，可有效提高通信傳輸帶寬以及傳輸距離。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別涉及一種水下無線光通信方法、裝置及系統。

背景技術

海洋中蘊含著大量的資源，對海洋進行開發研究成為重要的研究課題。而對海洋進行研究時，設置了水下無人潛航器(AUV,Autonomous Underwater Vehicle)和水下傳感器網絡(UWSN，Underwater Sensor Network)，其中，AUV和UWSN之間的通信主要采用聲波作為傳遞信號的載體，實現數據的傳輸通信。

經研究發現，聲波的頻率非常低，通常為幾十Hz～幾十KHz，所以，聲波的傳輸帶寬非常有限，而聲波在水中傳輸的距離很短，并且聲波受到海水中其他噪音的影響，導致通信非常不穩定。隨著水下通信的廣泛應用，傳輸距離短并且低帶寬的聲波通信技術已經不滿足目前的水下通信需求，因此，在水中如何提高通信的帶寬以及提高通信的距離成為眾多科研人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種水下無線光通信方法、裝置及系統，在發送端和接收端應用本發明，可有效提高在水下通信的通信帶寬和通信距離。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種水下無線光通信方法，應用于發送端，所述方法包括：

獲取通信數據，對所述通信數據按照預設的已修正的串行通信協議進行處理，得到與所述通信數據對應的多個調制信號，所述調制信號與所述發送端中依據預設的并行通信信道生成技術預先生成的并行的光波通信信道一一對應；

對于每個所述光波通信信道，依據與該光波通信信道對應的調制信號調制該光波通信信道的光波，得到攜帶所述調制信號的調制光波；

使用與所述并行通信信道生成技術對應的擴束器對各個所述調制光波進行處理，得到與所述并行通信信道生成技術對應的光束，所述光束由所述調制光波構成；并將所述光束發送至對應的接收端，使得所述接收端對所述光束進行處理，獲得所述通信數據。

上述的方法，可選的，若所述發送端中預設的并行通信信道生成技術為密集波分復用技術，則預先生成所述并行的光波通信信道的過程包括：

調用預先設置的激光器發射激光，并將所述激光耦合進入預設的陣列波導光柵多路復用器中，觸發所述陣列波導光柵多路復用器對所述激光進行處理，得到多個不同波長的光波，將所述光波確定為光波通信信道。

上述的方法，可選的，所述使用與所述并行通信信道生成技術對應的擴束器對各個所述調制光波進行處理，得到與所述并行通信信道技術對應的光束，所述光束由所述調制光波構成；并將所述光束發送至對應的接收端，包括：

將各個所述調制光波耦合進入預設的陣列波導光柵混合器，觸發所述陣列波導光柵混合器將各個所述調制光波進行混合，得到包含所有所述調制光波的光束；

將所述光束輸入與所述激光器對應的預設的擴束器，獲得經過所述擴束器處理后的光束，并將所述處理后的光束發送至對應的接收端。

上述的方法，可選的，若所述發送端中預設的并行通信信道生成技術為多進多出空分復用技術，則預先生成所述并行的光波通信信道的過程包括：

調用預先設置的多個并行的激光器發射光波；