文档名：基于SLIPT的水下自供电光通信系统设计
摘要：[目的]对水下通信系统的供电系统进行能量补充通常非常昂贵且不切实际,基于太阳能电池的水下同步光波信息和功率传输(SLIPT)通信系统可在通信的过程中同步完成能量的收集,是水下传感通信系统自供电强有力的解决方案.但商用硅太阳能电池通信带宽十分有限,且容易在水下光衰减效应时出现信噪比深衰落的现象.[方法]文章采用一种负偏压的太阳能电池光接收器方案,将硅太阳能电池的-3dB带宽从420kHz提高到768kHz.对于水下环境中各种退化效应造成信噪比衰减的现象,采用了一种低峰均功率比(PAPR)的离散傅里叶变换扩展正交频分复用(DFT-S-OFDM)调制方案,抵消了系统中的深衰落现象.[结果]分别对比了不同浑浊度(吸收特性和散射特性)的水环境中的DFT-S-OFDM与OFDM调制系统的性能,扩频后的OFDM调制方案更具有鲁棒性.[结论]实验表明,在白光发光二极管(LED)连续照射3h下,能量收集系统的电池总电力效率可提高1.87倍,实现了通信过程中的能量同步收集.
Abstract：[Objective]Replenishingthepowersupplysystemofanunderwatercommunicationsystemisusuallyveryexpensiveandimpractical.TheunderwaterSimultaneousLight-waveInformationandPowerTransmission(SLIPT)communicationsys-temsbasedonsolarcellsarepowerfulsolutions.However,thecommunicationbandwidthofthesiliconsolarcellreceiverisverylimited,anditiseasytohavethephenomenonofdeepfadingoftheSignal-to-NoiseRatio(SNR)duetotheunderwaterlightat-tenuationeffect.[Methods]Fortheseproblems,thismanuscriptemploysanegative-biasedsolarcelllightreceiverschemethatin-creasesthe-3dBbandwidthofsiliconsolarcellsfrom420kHzto768kHz.AimingatthedeepfadingofSNRcausedbyvariousdegradationeffectsinthewaterenvironment,aDiscreteFourierTransfor(DFT)extendedOrthogonalFrequencyDivisionMulti-plexing(OFDM)modulationschemewithalowpeak-averagepowerratioisadoptedtooffsetthedeepfadingphenomenoninthesystem.[Results]TheperformanceofDFTSpreadOFDM(DFT-S-OFDM)andOFDMmodulationsystemsinwaterenviron-mentswithdifferentturbidity(absorptionandscatteringcharacteristics)iscompared.ItisshownthattheDFT-S-OFDMmodu-lationanddemodulationsystemismorerobust.[Conclusion]Finally,experimentshaveshownthatthetotalbatterypowereffi-ciencyoftheenergyharvestingsystemcanbeincreasedby1.87timesundercontinuousilluminationofwhiteLEDsfor3h,realiz-ingsynchronizedenergyharvestinginthecommunicationprocess.
作者：张丽娟 夏艳 赵茜 李丹丹Author：ZHANGLijuan XIAYan ZHAOQian LIDandan
作者单位：广州华商学院数据与科学学院,广州511300
刊名：光通信研究 ISTICPKU
Journal：StudyonOpticalCommunications
年，卷(期)：2024, (3)
分类号：O438
关键词：水下无线光通信 同步光波信息和功率传输 光伏负偏压 离散傅里叶变换扩展正交频分复用
Keywords：underwaterwirelessopticalcommunication SLIPT photovoltaicnegativebias DFT-S-OFDM
机标分类号：TN929.5TP391.9TM78
在线出版日期：2024年6月6日
基金项目：广州华商学院青年学术基金资助项目基于SLIPT的水下自供电光通信系统设计[
期刊论文] 光通信研究--2024, (3)张丽娟 夏艳 赵茜 李丹丹[目的]对水下通信系统的供电系统进行能量补充通常非常昂贵且不切实际,基于太阳能电池的水下同步光波信息和功率传输(SLIPT)通信系统可在通信的过程中同步完成能量的收集,是水下传感通信系统自供电强有力的解决方案.但商...参考文献和引证文献
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引证文献
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