DSP驱动的水下光通信收发系统设计与性能分析

"该文介绍了一种基于数字信号处理机(DSP)的高速水下光通信收发系统设计，分析了调制时序和信号处理流程。系统中，DSP负责信息的里德所罗门码编码和解码，而FPGA则进行脉冲位置调制(PPM)。在特定的激光传输条件(脉宽展宽小于100 ns，频率偏离小于15%)下，探讨了不同的伽罗华域和PPM速率关系。系统实现了全双工实时通信，达到73 kbit/s的通信速率，适用于语音和图像等多媒体信息的实时传输。通过Matlab仿真了激光脉冲在水中的传输情况，并模拟了FPGA数据发送时序和ADC采样序列，为水下光通信系统的未来设计提供了参考。" 在水下光通信领域，本文提出的系统采用了数字信号处理技术，以提高通信的稳定性和效率。DSP（Digital Signal Processor）在其中扮演了核心角色，它执行里德所罗门码编码，这是一种纠错编码方法，能增强数据的抗干扰能力，确保信息在传输过程中的准确性。同时，DSP还负责接收端的信息滤波、门限判决和解码，进一步提升了信号的解析度。 系统采用的调制方式是脉冲位置调制(PPM)，由FPGA执行。PPM是一种光通信中的常见调制技术，通过改变脉冲的位置来编码信息，适合于水下环境，因为它对水中的衰减和散射有较好的抵抗性。文章讨论了在特定的激光传输特性下，不同伽罗华域与PPM信息发送速率之间的关系，这是理解系统性能和优化传输效率的关键。 此外，系统分析了各环节信号处理速度和接口通信速度，确保了全双工实时通信的实现。全双工通信意味着可以同时进行发送和接收，提高了通信的效率。达到的73 kbit/s通信速率表明该系统在实时传输多媒体信息方面具有实用性，如语音和图像。 为了验证系统的性能，研究人员利用Matlab仿真了激光脉冲在II类水质中传播100米后的形状，以及FPGA发送数据的电平时序和ADC采样数据的序列。这些仿真结果提供了系统实际工作情况的直观展示，有助于理解和改进设计。 该研究提出了一种基于DSP的高效水下光通信收发系统，其设计和分析对于推动水下通信技术的进步具有重要意义，为后续相关系统的开发提供了理论基础和技术参考。