[發(fā)明專利]一種光信號的調(diào)制方法及其發(fā)射系統(tǒng)

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• 申請日: 2022-05-18
• 公開（公告）號: CN114844573A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀鋒濤;楊祎;李碧麗;宋雨芹;劉浩宇
• 申請（專利權(quán)）人: 西安郵電大學(xué)
• 主分類號: H04B10/80
• 分類號: H04B10/80;H04B10/524;H04B10/564;H04L27/26
• 代理公司: 西安亞信智佳知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61241
• 代理人: 段國剛

本發(fā)明是關(guān)于一種光信號的調(diào)制方法及其發(fā)射系統(tǒng)。該光信號的調(diào)制方法，包括：獲取周期激光脈沖和待發(fā)送的信息；通過可編程集成電路對待發(fā)送的所述信息進(jìn)行編碼得到加載信息，并提取時(shí)鐘信息；依據(jù)所述時(shí)鐘信息對所述加載信息進(jìn)行延時(shí)，以使所述加載信息和所述周期激光脈沖進(jìn)行粗同步；對所述周期激光脈沖進(jìn)行延時(shí)，以使所述加載信息和所述周期激光脈沖進(jìn)行精同步；根據(jù)所述加載信息對所述周期激光脈沖進(jìn)行調(diào)制，并發(fā)射調(diào)制后的光信號。本發(fā)明實(shí)施例可以通過對電信號和激光脈沖分別進(jìn)行延時(shí)以達(dá)到高精度的同步，從而實(shí)現(xiàn)更高功率短脈沖的調(diào)制信號輸出，提高了水下通信質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及水下無線光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光信號的調(diào)制方法及其發(fā)射系統(tǒng)。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)的水聲、射頻等通信方式相比，無線激光通信具有通信速率高、體積功耗小、重量輕、延遲小等突出優(yōu)點(diǎn)。但由于水下環(huán)境復(fù)雜，受海水介質(zhì)吸收和散射的影響，通信距離受限一直制約著水下無線光通信的發(fā)展和應(yīng)用。激光放大技術(shù)能夠提高水下輸出功率，但由于連續(xù)激光器本身功率很低，經(jīng)過放大技術(shù)后的激光雖然平均功率有所提高，但仍未能滿足水下長距離通信的需求。而脈沖激光器不僅能夠提供高脈沖能量、高平均功率和高峰值功率，還能夠降低水下激光通信中激光脈沖在傳輸過程中受海水介質(zhì)中粒子的吸收和散射的影響，在較大的路徑損耗下仍然能夠觀察到輸出響應(yīng)信號。以脈沖激光器為發(fā)射光源的水下通信發(fā)射系統(tǒng)是未來水下長距離通信的發(fā)展趨勢。

相關(guān)技術(shù)中，2006年，上海光學(xué)精密機(jī)械研究所的Kong等人選用連續(xù)單頻激光器作為種子源，利用一段4m長的摻鐿大模場雙包層光纖，在1064nm的波長和100k Hz的重復(fù)頻率下，實(shí)現(xiàn)在20k Hz處獲得15ns脈沖持續(xù)時(shí)間下300k W的峰值功率。2018年，武漢郵電科學(xué)研究院采用半導(dǎo)體激光器作為種子源，構(gòu)造了兩級光發(fā)大系統(tǒng)，得到了中心波長為1064nm、峰值功率為10.4kW、最大平均功率為21.3W的脈沖激光輸出。以上均為未調(diào)制的周期光脈沖輸出。而實(shí)現(xiàn)通信必須要對脈沖激光進(jìn)行信息加載，保證信息信號能夠加載到脈沖激光上是實(shí)現(xiàn)水下高速長距離通信的前提。

關(guān)于上述技術(shù)方案，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)至少存在如下一些技術(shù)問題：

在信息進(jìn)行編碼處理的過程中，由于FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程邏輯門陣列)器件的響應(yīng)速度和器件內(nèi)部連接，信息信號輸出就會(huì)存在一定的延時(shí)。這些傳遞過程引起的延時(shí)會(huì)導(dǎo)致信息信號與激光無法同步進(jìn)入調(diào)制器。調(diào)制后出現(xiàn)的波形出現(xiàn)差頻或不同步現(xiàn)象，信息無法完全加載到脈沖激光上，從而導(dǎo)致最終傳輸數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。因此在調(diào)制前需要對信息信號與載波信號進(jìn)行同步處理。

因此，有必要改善上述相關(guān)技術(shù)方案中存在的一個(gè)或者多個(gè)問題。

需要注意的是，本部分旨在為權(quán)利要求書中陳述的本發(fā)明的技術(shù)方案提供背景或上下文。此處的描述不因?yàn)榘ㄔ诒静糠种芯统姓J(rèn)是現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種光信號的調(diào)制方法及其發(fā)射系統(tǒng)，進(jìn)而至少在一定程度上克服由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺陷而導(dǎo)致的一個(gè)或者多個(gè)問題。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種光信號的調(diào)制方法，包括：

獲取周期激光脈沖和待發(fā)送的信息；

通過可編程集成電路對待發(fā)送的所述信息進(jìn)行編碼得到加載信息，并提取時(shí)鐘信息；

依據(jù)所述時(shí)鐘信息對所述加載信息進(jìn)行延時(shí)，以使所述加載信息和所述周期激光脈沖進(jìn)行粗同步；

對所述周期激光脈沖進(jìn)行延時(shí)，以使所述加載信息和所述周期激光脈沖進(jìn)行精同步；

根據(jù)所述加載信息對所述周期激光脈沖進(jìn)行調(diào)制，并發(fā)射調(diào)制后的光信號。

本發(fā)明中，通過可編程集成電路對待發(fā)送的所述信息進(jìn)行編碼得到加載信息，并提取時(shí)鐘信息，包括：