闵亚洪

（江苏省江阴中等专业学校，江苏 无锡 214433）

0 引 言

地球的海洋面积约占70%左右，是人类赖以生存的重要环境之一，而随着无线通信技术的发展，基于水下光无线通信技术研究已经成为提升通信技术可靠性和安全性的核心技术领域[1]。但是无线通信技术在水下传输环节容易出现信号的分散，因此探究新型水下光无线通信技术具有重要的价值[2]。本文在此基础上探究基于LED水下光无线通信技术系统的设计与实现，希望可以为水下光无线通信技术的完善提供可行性借鉴。

1 基于LED的水下光无线通信传输特征分析

水下光通信时会受到光束扩散的影响，发射光经过准直处理降低发射角。但是在海水的影响下会导致光束的扩散，尤其是在长距离的传输中对水下光的影响更为显著[3,4]。在水下光损耗中，根据泰勒级数tanθ≈θ可知。其损耗的表达为：

式中，z表示传输距离；Dt表示发射孔径；Dr表示接收孔径直径；θ表示发散角。其中，r、z和θ之间的关系为：

通过式（2）发现，在传输距离增加时，r会逐渐增大，而在固定传输距离时，r会随着θ而变大。

如果光源较远，则需要确定系统损耗[5]。可见光损耗与传输距离之间存在线性化关系为：

2 基于LED的水下光无限通信系统设计

2.1 系统结构设计

在基于LED的模式下，需要实现通信系统的结构设计，主要包括发射机、无线信道以及接收机几个部分[6]。系统结构如图1所示。

图1 系统结构设计图

系统设计中，通过上位机FPGA的RS编码设计可以提升系统的抗干扰能力，同时将脉冲信号输送到LED电路，之后抵达接收端，最后经过软件滤波处理后传递到PC机[7]。……