一种地下室家用光通信收发系统技术方案

本发明专利技术公开了一种地下室家用光通信收发系统，包括上位机，基于DSP的收发机，电光调制器及其电平转换电路，激光器及其发射光路，望远镜及其接收光路，光电倍增管及其电平转换电路；该地下室家用光通信收发系统采用RS码和PPM调制，可实现实时的全双工通信，速度大于73kbit/s，可以满足基本的语音和图像等多媒体传输应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地下室家用光通信
，尤其是一种地下室家用光通信收发系统。
技术介绍
无线地下室家用通信目前主要分为三种，包括地下室家用光通信，水声通信以及地下室家用电磁波通信。这三种方法都有各自的特点和应用场合。其中，地下室家用光通信在沿海水域通信中得到大量应用。虽然其通信范围在浑浊的水中只能达到几米，但带宽却可以很高(明显高于声学方法)，而且可以改变操作，在诸如平台之间的短距离通信应用中是可行的。这些平台包括无人地下室家用航行器(UUV)，潜艇，舰船，浮标，对接站和潜水员等。相比于电磁波，蓝绿激光处于海水的低损耗窗口波长，穿透海水能力强，更加适于地下室家用通信。蓝绿激光地下室家用光通信方式具有保密性好、通信速率高和不易受电磁干扰等优点。在地下室家用传输过程中，激光受海水吸收和散射的影响，会出现脉冲幅度的衰减、空域和时域的展宽，影响探测，甚至导致误码。针对地下室家用激光的传输特性，采用的调制方式有开关键控(OOK)和脉冲位置调制(PPM)方式，由于PPM具有更高的峰值光功率，成为地下室家用光通信中的重要调制方式。里德-所罗门(RS)码是一种码长可调的多进制循环码，具有码率高、纠错能力强等优点，并与PPM完全匹配，因此在无线光通信中常采用RS码结合PPM调制方式。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是，克服现有技术方法的不足，提供了一种基于数字信号处理机，采用RS码和PPM调制，可实现实时的全双工通信，速度大于73kbit/s，可以满足基本的语音和图像等多媒体传输应用的地下室家用光通信收发系统。为实现上述专利技术目的，提出了如下技术方案：一种地下室家用光通信收发系统，包括上位机(HP)，基于DSP的收发机，电光调制器(EOM)及其电平转换电路，激光器及其发射光路，望远镜及其接收光路，光电倍增管(PMT)及其电平转换电路；信号的处理可以分为发送和接收两个过程；发送时，所述上位机(HP)将待发送的信息传给所述收发机，在所述收发机中完成信号的RS码编码和PPM调制，进而通过调节所述电光调制器(EOM)的开关状态，控制所述激光器的脉冲发射时间，激光脉冲经发射光路发射出去；接收时，所述望远镜收集光脉冲信号并将光信号传输到所述光电倍增管(PMT)上，经光电转换，在所述收发机中完成模数转换、滤波、解调解码，最后将处理后的信息传送到上位机(HP)中显示。由于水体对蓝绿光的吸收较低，一般选用蓝绿激光作为地下室家用通信的光源。由于声光调Q激光器脉宽较宽，在地下室家用传输后展宽更多，不利于探测，故选用电光调Q激光。所述基于DSP的收发机包括数字信号处理机(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、多协议收发器、先入先出阵列(FIFO)以及数模转换器(ADC)；所述数字信号处理机(DSP)设置有外部存储器接口A(EMIFA)、外部存储器接口B(EMIFB)、多通道缓冲串行接口(McBSP)和定时器；所述外部存储器接口A(EMIFA)连接并接收先入先出阵列(FIFO)传输信号；所述外部存储器接口B(EMIFB)连接并将信号发送到现场可编程门阵列(FPGA)；所述多通道缓冲串行接口(McBSP)与收发器连接，用于实现收发机与上位机(HP)的通信。所述收发器是多协议收发器，用于完成电平和逻辑转换，通过多通道缓冲串行接口(McBSP)连接在数字信号处理机(DSP)和上位机(HP)之间，用于传递待发送信息和接收到的信息。所述现场可编程门阵列(FPGA)连接在数字信号处理机(DSP)与电光调制器(EOM)之间，并配置在外部存储器接口B(EMIFB)下，用于接收数字信号处理机(DSP)进行RS码编码后的信息，并进行PPM调制，进而控制电光调制器(EOM)的开关。所述数模转换器(ADC)将光电倍增管(PMT)及其变换电路输出的模拟电平信号转化为数字信号，经过先入先出阵列(FIFO)缓冲，传入到数字信号处理机(DSP)的二级缓存(L2)中。为避免与通用异步收发传输器(UART)的冲突，将先入先出阵列(FIFO)配置在外部存储器接口A(EMIFA)。数模转换器(ADC)的采样时钟可在数字信号处理机(DSP)的定时器和外部时钟之间进行选择，当由定时器提供采样时钟时，通过编程可以方便地调节数模转换器(ADC)的采样频率；当外部时钟提供采样时钟时，采样频率可做得更高。由于FPGA时钟频率高，每句程序都用特定的运行周期，因而能够精确地控制输出引脚的电平状态和电平持续时间，故可以直接利用FPGA控制输出引脚的高低电平的位置达到PPM调制的目的。接收信号处理过程主要包括滤波、门限判决、解调和译码。由于算数平均值滤波法操作简便，程序开销小，效果良好，故采用算数平均值滤法。该专利技术的有益效果：本专利技术的技术方案提出了一种基于DSP的地下室家用光通信收发系统，其中DSP完成待发送信息的RS码编码和接收信息的滤波、门限判决、解调解码，FPGA完成编码后信息的PPM调制。由于FPGA时钟频率高，每句程序都用特定的运行周期，因而能够精确地控制输出引脚的电平状态和电平持续时间，故可以直接利用FPGA控制输出引脚的高低电平的位置达到PPM调制的目的。该收发系统能够实现实时的全双工通信，速度大于73kbit/s，能够满足基本的语音和图像等多媒体传输应用。附图说明图1是本专利技术的地下室家用光通信收发系统结构示意图；图2是基于DSP的收发机结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的一种地下室家用光通信收发系统作进一步详尽描述：如图1所示，一种地下室家用光通信收发系统，包括上位机(HP)，基于DSP的收发机，电光调制器(EOM)及其电平转换电路，激光器及其发射光路，望远镜及其接收光路，光电倍增管(PMT)及其电平转换电路；信号的处理可以分为发送和接收两个过程；发送时，所述上位机(HP)将待发送的信息传给所述收发机，在所述收发机中完成信号的RS码编码和PPM调制，进而通过调节所述电光调制器(EOM)的开关状态，控制所述激光器的脉冲发射时间，激光脉冲经发射光路发射出去；接收时，所述望远镜收集光脉冲信号并将光信号传输到所述光电倍增管(PMT)上，经光电转换，在所述收发机中完成模数转换、滤波、解调解码，最后将处理后的信息传送到上位机(HP)中显示。由于水体对蓝绿光的吸收较低，一般选用蓝绿激光作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地下室家用光通信收发系统，其特征在于，包括上位机(HP)，基于DSP的收发机，电光调制器(EOM)及其电平转换电路，激光器及其发射光路，望远镜及其接收光路，光电倍增管(PMT)及其电平转换电路；信号的处理可以分为发送和接收两个过程；发送时，所述上位机(HP)将待发送的信息传给所述收发机，在所述收发机中完成信号的RS码编码和PPM调制，进而通过调节所述电光调制器(EOM)的开关状态，控制所述激光器的脉冲发射时间，激光脉冲经发射光路发射出去；接收时，所述望远镜收集光脉冲信号并将光信号传输到所述光电倍增管(PMT)上，经光电转换，在所述收发机中完成模数转换、滤波、解调解码，最后将处理后的信息传送到上位机(HP)中显示。

【技术特征摘要】
1.一种地下室家用光通信收发系统，其特征在于，包括上位机
(HP)，基于DSP的收发机，电光调制器(EOM)及其电平转换电路，
激光器及其发射光路，望远镜及其接收光路，光电倍增管(PMT)及
其电平转换电路；信号的处理可以分为发送和接收两个过程；发送
时，所述上位机(HP)将待发送的信息传给所述收发机，在所述收发
机中完成信号的RS码编码和PPM调制，进而通过调节所述电光调
制器(EOM)的开关状态，控制所述激光器的脉冲发射时间，激光
脉冲经发射光路发射出去；接收时，所述望远镜收集光脉冲信号并
将光信号传输到所述光电倍增管(PMT)上，经光电转换，在所述
收发机中完成模数转换、滤波、解调解码，最后将处理后的信息传
送到上位机(HP)中显示。
2.根据权利要求1所述的一种地下室家用光通信收发系统，
其特征在于，所述激光光源是电光调Q激光。
3.根据权利要求1所述的一种地下室家用光通信收发系统，
其特征在于，
所述基于DSP的收发机包括数字信号处理机(DSP)、现场可
编程门阵列(FPGA)、多协议收发器、先入先出阵列(FIFO)以及数
模转换器(ADC)；所述数字信号处理机(DSP)设置有外部存储

\t器接口A(EMIFA)、外部存储器接口B(EMIFB)、多通道缓冲串行接
口(McBSP)和定时器；所述外部存储器接口A(EMIFA)连接并接收
先入先出阵列(FIFO)传输信号；所述外部存储器接口B(EMIFB)连接
并将...

【专利技术属性】
技术研发人员：李群星，万潇熠，周午贤，
申请(专利权)人：文成县刀锋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33