中国海洋大学杨增帅获国家专利权
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龙图腾网获悉中国海洋大学申请的专利一种可自适应调制编码的水下可见光通信系统及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120017162B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510244823.7,技术领域涉及:H04B10/116;该发明授权一种可自适应调制编码的水下可见光通信系统及方法是由杨增帅;付民;郑冰;邓传燕;马丽珍;孙梦楠;闵健设计研发完成,并于2025-03-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种可自适应调制编码的水下可见光通信系统及方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种可自适应调制编码的水下可见光通信系统及方法,属于水下光通信技术领域;系统包括发送端和接收端,发送端增加设计了信道检测模块、自适应调制编码模块、多子载波的IFFT模块、控制模块;接收端增加设计了信号帧检测模块以及信道频域估计和均衡模块;信道检测模块在水下可见光通信信道中检测水质情况,将检测到的信息实时进行反馈,水下可见光通信系统可通过阈值切换调制编码的方案,显著提高了水下可见光通信系统对于水下可见光通信信道的适应性。该通信方式与现有的水下全双工可见光通信系统相比,仅需单工通信即可完成系统对水下环境的判断,并且系统的响应速度提升。
本发明授权一种可自适应调制编码的水下可见光通信系统及方法在权利要求书中公布了:1.一种可自适应调制编码的水下可见光通信系统,包括发送端和接收端,其特征在于: 发送端包括信道检测模块、自适应调制编码模块、多子载波的IFFT模块、控制模块、训练序列模块、添加循环前缀与加窗模块、数模转换模块、电光转换模块; 其中,所述信道检测模块置于水下可见光通信信道中,当水体衰减系数发生变化后,反馈不同的电平值给系统的控制模块;自适应调制编码模块用于对输入系统的数据信号调制编码,为输入二进制数据进行扰码、卷积删余、交织、子载波调制;所述多子载波的IFFT模块用于将数据信号进行厄米特对称处理,然后将频域信号转换为时域信号;所述控制模块用于产生系统所需的时钟和各个模块的控制信号; 所述信道检测模块采用浊度传感器;首先将浊度传感器布置于水下信道中,浊度传感器把水体的浑浊度转换为电压值,传感器输出的电压值传输到现场可编程门阵列FPGA的模数转换硬件上,测量得到的电平值模拟信号转换为数字信号被系统的控制模块接收; 所述自适应调制编码模块中为输入二进制数据进行扰码、卷积删余、交织、子载波调制,具体过程为: S1,扰码由7位的移位寄存器实现,7位移位寄存器设置初始值后,当8位二进制数据输入扰码器后,将二进制数据与扰码器输出的数据相加,扰码器每次相加后将本身的第7位和第4位数据进行异或运算与本身相加,运算后数据再作为移位寄存器的输入; S2,扰码后数据进行卷积删余处理,输入数据进入6位移位寄存器,首先将输入的数据根据公式(1)分为两路,数据比特量将翻倍,此时的编码效率为12,然后将生成的两路数据中13的比特位替换为0值,实现码率变为34; (1) 其中与为经过卷积处理后的两路数据,表示二进制数据在移位寄存器中移位N次; S3,数据进行卷积删余处理后,进行两级交织处理,第一级采用标准块交织,将相邻编码比特映射到非相邻子载波上,第二级交织则将相邻编码比特分别映射到星座图的高有效比特位和低有效比特位,两级交织均在单个OFDM符号内完成,交织长度与符号长度一致; S4,对数据进行子载波调制时,根据控制模块的阈值,在BPSK、QPSK和16QAM三种子载波调制方式中选择,三种调制方式对应的一个符号所需要的表示位数分别是1、2、4位; 所述多子载波的IFFT模块中,首先对输入数据进行厄密特对称处理,生成不含虚部的实值信号,然后选取64点和128点两种快速逆傅里叶IFFT变换点数,将高速的数据信号搭载到低速子载波上进行传输,每个子载波均传输部分信号,两种IFFT变换点数切换的阈值由控制模块生成; 所述接收端包括光电探测模块、模数转换模块、信号帧检测模块、信道频域估计和均衡模块、FFT模块、解调模块; 其中,所述信号帧检测模块用于检测信号是否到达,找数据流的起始位置;所述信道频域估计和均衡模块用于将接收信号与已知信号相乘,计算出水下信道的频率响应,将信道响应的影响消除。
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