KR102328882B1 - Differential mode underwater optical wireless communication method and system using optical separation lens and bandpass filter - Google Patents

Differential mode underwater optical wireless communication method and system using optical separation lens and bandpass filter Download PDF

Info

Publication number
KR102328882B1
KR102328882B1 KR1020200096021A KR20200096021A KR102328882B1 KR 102328882 B1 KR102328882 B1 KR 102328882B1 KR 1020200096021 A KR1020200096021 A KR 1020200096021A KR 20200096021 A KR20200096021 A KR 20200096021A KR 102328882 B1 KR102328882 B1 KR 102328882B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical
wireless communication
light source
underwater
optical signals
Prior art date
Application number
KR1020200096021A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
강진일
손현중
Original Assignee
주식회사 볼시스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 볼시스 filed Critical 주식회사 볼시스
Priority to KR1020200096021A priority Critical patent/KR102328882B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102328882B1 publication Critical patent/KR102328882B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B13/00Transmission systems characterised by the medium used for transmission, not provided for in groups H04B3/00 - H04B11/00
    • H04B13/02Transmission systems in which the medium consists of the earth or a large mass of water thereon, e.g. earth telegraphy
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114Indoor or close-range type systems
    • H04B10/116Visible light communication
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50Transmitters
    • H04B10/501Structural aspects
    • H04B10/502LED transmitters
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50Transmitters
    • H04B10/501Structural aspects
    • H04B10/506Multiwavelength transmitters
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60Receivers
    • H04B10/66Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/67Optical arrangements in the receiver
    • H04B10/671Optical arrangements in the receiver for controlling the input optical signal
    • H04B10/675Optical arrangements in the receiver for controlling the input optical signal for controlling the optical bandwidth of the input signal, e.g. spectral filtering
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60Receivers
    • H04B10/66Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/69Electrical arrangements in the receiver
    • H04B10/691Arrangements for optimizing the photodetector in the receiver
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60Receivers
    • H04B10/66Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/69Electrical arrangements in the receiver
    • H04B10/697Arrangements for reducing noise and distortion

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

Disclosed are a differential mode underwater optical wireless communication method using an optical separation lens and a bandpass filter, which increase a peak-to-peak voltage swing of an optical detection signal, and a system thereof. According to one embodiment of the present invention, the method comprises the following steps: transmitting an optical signal through a plurality of independently controllable light sources in the water by using an optical signal transmitter; and using an optical separation lens or a bandpass filter to cancel noise signals or DC offset errors caused by turbidity or ambient light interference from a plurality of optical signals simultaneously incident from a plurality of light sources to an optical signal receiver and amplifying peak-to-peak voltage swings of the plurality of optical signals.

Description

광 분리 렌즈 및 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 방법 및 시스템{DIFFERENTIAL MODE UNDERWATER OPTICAL WIRELESS COMMUNICATION METHOD AND SYSTEM USING OPTICAL SEPARATION LENS AND BANDPASS FILTER}DIFFERENTIAL MODE UNDERWATER OPTICAL WIRELESS COMMUNICATION METHOD AND SYSTEM USING OPTICAL SEPARATION LENS AND BANDPASS FILTER

아래의 실시예들은 광 분리 렌즈 및 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 방법 및 시스템에 관한 것이다. The following embodiments relate to a differential mode underwater optical wireless communication method and system using an optical separation lens and a bandpass filter.

최근 각국에서 해양에 대한 관심의 증가로 수중 드론의 개발 및 활용 증가와 함께 이들의 임무도 점차 다양해지고 있다. 이를 보다 저비용, 효율적으로 운용하기 위해 임무중인 AUV를 인양하지 않고 Side Scan Sonar 및 Multi-Beam Sounder 수중 지형 매핑 데이터를 무선 원격으로 회수하는 시스템, 장기간 광역 임무중인 수중글라이더나 해저에 매설된 수중 관측노드가 수중에 설치된 통신노드 또는 USV(무인선)와 랑데뷰하여 취득한 대용량의 데이터를 무선 원격으로 회수하는 시스템, 주기적 조사 및 작업을 필요로 하는 해저 시추시설과 같은 해저 플랫폼에서 운용이 용이한 테더케이블이 없는 ROV의 실시간 무선 원격제어 운용 시스템, 군사용 잠수함 및 군사용 수중 드론의 저피탐 은밀 수중통신 시스템, 광역 수중통신 네트워크망을 구축하고 각종 수중 정보를 수집하여 수중 기지국을 통해 지상으로 전송하는 시스템 등 여러 가지 아이디어가 제안되고 있다. 이러한 아이디어를 실현하기 위한 핵심수단으로 수중에서 대량의 정보를 빠르게 전송하는 통신기술이 점점 중요한 이슈가 되고 있다.Recently, with the increase of interest in the sea in each country, the development and use of underwater drones are increasing, and their missions are gradually diversifying. In order to operate this at a lower cost and more efficiently, a system that wirelessly retrieves the Side Scan Sonar and Multi-Beam Sounder underwater terrain mapping data without lifting the AUV on duty, an underwater glider on a long-range mission or an underwater observation node buried in the seabed A system that remotely recovers large amounts of data acquired by rendezvous with a communication node or USV (unmanned aerial vehicle) installed in the water, and a tether cable that is easy to operate on subsea platforms such as subsea drilling facilities that require periodic investigation and work Real-time wireless remote control operation system for ROV, low visibility and covert underwater communication system for military submarines and military underwater drones, a system that builds a wide area underwater communication network and collects various underwater information and transmits it to the ground through an underwater base station. Ideas are being proposed. As a key means for realizing this idea, communication technology that quickly transmits a large amount of information underwater is becoming an increasingly important issue.

현재 음향파 통신은 수중에서 장거리 전파가 가능하지만 낮은 대역폭 문제점에 의해 수중에서 많은 용량의 데이터를 고속으로 전송하기 어렵다. 이를 해결하기 위한 방안으로 미국 우즈홀 해양연구소(WHOI) 등에서 청색광 레이저 및 LED를 이용한 수중 고속통신 연구를 2006년도부터 꾸준히 진행해 왔으며 대양에서 세계적으로 주목할만한 성과를 거두고 있다. 또한 영국의 음향파 통신장비 분야의 유명 업체인 소나다인사(Sonardyne International Ltd)는 우즈홀 해양연구소와 기술협약을 통해 수중 광 무선통신 모뎀을 상용화하는 등 관련 시장이 크게 성장하고 있다.Currently, acoustic wave communication is capable of long-distance propagation in the water, but it is difficult to transmit a large amount of data in water at high speed due to a low bandwidth problem. As a way to solve this problem, the Woods Hole Oceanographic Research Institute (WHOI) in the US has been conducting research on high-speed underwater communication using blue light lasers and LEDs since 2006, and has achieved remarkable results in the ocean. In addition, Sonardyne International Ltd, a well-known company in the field of acoustic wave communication equipment in the UK, has commercialized an underwater optical wireless communication modem through a technology agreement with the Woods Hole Marine Research Institute, and the related market is growing significantly.

최근 수중 무선광통신의 관심은 통신 거리를 늘리고 데이터 전송속도를 높이는 기술을 개발하고 있다. 해양에서의 통신 거리는 탁도와 직접적인 연관관계가 있다. 탁도가 낮을수록 통신거리가 증가하고 통신데이터도 증가시킬 수 있다. 하지만, 탁도가 낮은 지역은 일정한 깊이의 해양이 아니면 태양광이나 주변 광이 광수신 센서에 영향을 끼쳐 노이즈 역할을 하여서 통신을 방해한다. 이러한 주변 광의 영향을 줄이는 방법은 수중 무선광통신의 통신 거리와 데이터를 늘리는 데 중요할 뿐만 아니라, 이를 사용하는 지역이나 사용 시간대를 확장하는 데도 매우 중요하다. Recently, interest in underwater wireless optical communication is developing technology to increase communication distance and increase data transmission speed. Communication distance in the ocean is directly related to turbidity. As the turbidity is lower, the communication distance increases and communication data can also be increased. However, in an area with low turbidity, unless the ocean has a certain depth, sunlight or ambient light affects the light receiving sensor and acts as a noise to interfere with communication. This method of reducing the influence of ambient light is not only important for increasing the communication distance and data of underwater wireless optical communication, but also very important for extending the area or time period of using it.

탁도가 있는 수중 채널을 투과하는 광은 수중에 분포해 있는 입자와 충돌하여 불확실한 경로로 산란하다가 수신기 센서에 도달하여 노이즈를 발생시키며, 또한 태양광에 의한 주변 광 간섭은 원치 않는 DC 오프셋(Offset)을 일으켜 광 검출 신호의 최대 전압 스윙을 약화시킨다.Light passing through an underwater channel with turbidity collides with particles distributed in the water, scatters in an uncertain path, and reaches the receiver sensor to generate noise. In addition, ambient light interference by sunlight causes unwanted DC offset to weaken the maximum voltage swing of the photodetection signal.

S. Bloom, E. Korevaar, J. Schuster, and H. Willebrand, ``Understanding the performance of free-space optics,'' J. Opt. Netw., vol. 2, no. 6, pp. 178-200, 2003.S. Bloom, E. Korevaar, J. Schuster, and H. Willebrand, ``Understanding the performance of free-space optics,'' J. Opt. Network., vol. 2, no. 6, pp. 178-200, 2003.

실시예들은 광 분리 렌즈 및 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 방법 및 시스템에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 탁도에 의한 산란광 노이즈와 주변 광 노이즈를 효과적으로 제거하면서도 광 검출 신호의 최대 전압 스윙(Peak-to-peak Voltage)을 향상시킬 수 있는 기술을 제공한다. The embodiments describe a differential mode underwater optical wireless communication method and system using an optical separation lens and a bandpass filter, and more specifically, the maximum voltage swing ( It provides technology that can improve peak-to-peak voltage).

실시예들은 복수개의 광원으로부터 한꺼번에 받은 광선을 굴절의 원리로 분리하여 일정한 위치에 분산 결상이 되도록 하는 광 분리 렌즈를 이용하여 복수개의 광원과 복수개의 광 검출 센서로 통신하는 구조를 설정하고, 이 구조에 차동 신호 구조를 적용하여 탁도, 주변 광 간섭에 의해 발생하는 노이즈 신호를 상쇄 소거하면서 광원 신호의 최대 전압 스윙을 증폭시킬 수 있는 광 분리 렌즈 및 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 방법 및 시스템을 제공하는데 있다. Embodiments establish a structure for communicating with a plurality of light sources and a plurality of light detection sensors by using a light separation lens that separates light rays received from a plurality of light sources at once by the principle of refraction to form a dispersed image at a certain position, and this structure A differential mode underwater optical wireless communication method using an optical separation lens and a bandpass filter that can amplify the maximum voltage swing of the light source signal while canceling and canceling the noise signal caused by turbidity and ambient light interference by applying a differential signal structure to the to provide a system.

또한, 실시예들은 각각 다른 파장을 갖는 광 신호를 서로 다른 위상으로 신호를 송출함에 따라 특정 파장의 광을 통과시키는 밴드패스 필터(파장 대역 필터)를 적용하여 특정 파장의 광 신호만 검출할 수 있도록 설정하고, 이 구조에 차동 신호 구조를 적용하여 탁도, 주변 광 간섭에 의해 발생하는 노이즈 신호를 상쇄 소거하면서 광원 신호의 최대 전압 스윙을 증폭시킬 수 있는 광 분리 렌즈 및 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 방법 및 시스템을 제공하는데 있다. In addition, the embodiments apply a bandpass filter (wavelength band filter) that passes light of a specific wavelength as the optical signals having different wavelengths are transmitted in different phases so that only optical signals of a specific wavelength can be detected. Differential mode underwater using an optical separation lens and bandpass filter that can amplify the maximum voltage swing of the light source signal while canceling and canceling the noise signal caused by turbidity and ambient light interference by applying a differential signal structure to this structure To provide an optical wireless communication method and system.

일 실시예에 따른 수중 광 무선통신 방법은, 광 신호 송신기를 이용하여 수중에서 각각 독립적으로 제어 가능한 복수개의 광원을 통해 광 신호를 송신하는 단계; 및 상기 복수개의 광원으로부터 광 신호 수신기로 동시에 입사되는 상기 복수개의 광 신호를 광 분리 렌즈 또는 밴드패스 필터(band pass filter)를 이용하여 탁도 또는 주변 광 간섭에 의해 발생하는 노이즈 신호 또는 DC 오프셋(Offset) 오류를 소거하고, 상기 복수개의 광 신호의 최대 전압 스윙을 증폭시키는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. Underwater optical wireless communication method according to an embodiment, transmitting an optical signal through a plurality of light sources each independently controllable underwater using an optical signal transmitter; and a noise signal or DC offset generated by turbidity or ambient light interference using an optical separation lens or a band pass filter for the plurality of optical signals simultaneously incident from the plurality of light sources to the optical signal receiver. ) canceling the error and amplifying the maximum voltage swing of the plurality of optical signals.

상기 복수개의 광원을 통해 광 신호를 송신하는 단계는, 특정 주파수를 갖는 구형파 제1 광원과 상기 제1 광원과 반대 위상을 갖는 제2 광원을 송신할 수 있다. The transmitting of the optical signal through the plurality of light sources may include transmitting a square wave first light source having a specific frequency and a second light source having an opposite phase to the first light source.

상기 복수개의 광 신호의 최대 전압 스윙을 증폭시키는 단계는, 상기 복수개의 광원으로부터 동시에 입사되는 상기 복수개의 광 신호를 상기 광 분리 렌즈를 이용하여 굴절시키는 단계; 및 굴절된 상기 복수개의 광 신호를 독립적으로 배치된 복수개의 광 센서를 통해 결상시키는 단계를 포함할 수 있다. The step of amplifying the maximum voltage swing of the plurality of optical signals may include: refracting the plurality of optical signals simultaneously incident from the plurality of light sources using the optical separation lens; and imaging the plurality of refracted optical signals through a plurality of independently arranged optical sensors.

상기 복수개의 광 신호의 최대 전압 스윙을 증폭시키는 단계는, 상기 복수개의 광원으로부터 동시에 입사되는 상기 복수개의 광 신호를 상기 밴드패스 필터를 이용하여 파장별로 분류하는 단계; 및 파장별로 분류된 상기 복수개의 광 신호를 독립적으로 배치된 상기 복수개의 광 센서를 통해 각 파장을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. The amplifying the maximum voltage swing of the plurality of optical signals may include: classifying the plurality of optical signals simultaneously incident from the plurality of light sources by wavelength using the bandpass filter; and detecting each wavelength of the plurality of optical signals classified by wavelength through the plurality of optical sensors arranged independently.

상기 복수개의 광 신호의 최대 전압 스윙을 증폭시키는 단계는, 상기 복수개의 광원과 상기 복수개의 광 센서는 각각 페어(pair)를 이루어 광 신호를 송수신하며, 각각의 상기 페어에서 출력되는 신호들을 수집하여 동일한 위상의 노이즈 신호는 소거하고, 서로 다른 위상의 원 신호는 차동증폭기를 통해 증폭시킬 수 있다. In the step of amplifying the maximum voltage swing of the plurality of optical signals, the plurality of light sources and the plurality of optical sensors form a pair to transmit and receive optical signals, and collect signals output from each pair A noise signal of the same phase may be canceled, and an original signal of a different phase may be amplified through a differential amplifier.

다른 실시예에 따른 수중 광 무선통신 시스템은, 수중에서 각각 독립적으로 제어 가능한 복수개의 광원을 통해 광 신호를 송신하는 광 신호 송신기; 및 상기 복수개의 광원으로부터 동시에 입사되는 상기 복수개의 광 신호를 광 분리 렌즈 또는 밴드패스 필터(band pass filter)를 이용하여 탁도 또는 주변 광 간섭에 의해 발생하는 노이즈 신호 또는 DC 오프셋(Offset) 오류를 소거하고, 상기 복수개의 광 신호의 최대 전압 스윙을 증폭시키는 광 신호 수신기를 포함하여 이루어질 수 있다. Underwater optical wireless communication system according to another embodiment, an optical signal transmitter for transmitting an optical signal through a plurality of light sources each independently controllable in the water; and a noise signal or DC offset error generated by turbidity or ambient light interference using an optical separation lens or a band pass filter for the plurality of optical signals simultaneously incident from the plurality of light sources and an optical signal receiver for amplifying the maximum voltage swing of the plurality of optical signals.

상기 광 신호 송신기는, 특정 주파수를 갖는 구형파 제1 광원과 상기 제1 광원과 반대 위상을 갖는 제2 광원을 송신할 수 있다. The optical signal transmitter may transmit a square wave first light source having a specific frequency and a second light source having an opposite phase to the first light source.

상기 광 신호 수신기는, 상기 복수개의 광원으로부터 동시에 입사되는 상기 복수개의 광 신호를 굴절시키는 광 분리 렌즈; 및 굴절된 상기 복수개의 광 신호를 결상시키는 독립적으로 배치된 복수개의 광 센서를 포함할 수 있다. The optical signal receiver may include: an optical separation lens configured to refract the plurality of optical signals simultaneously incident from the plurality of light sources; and a plurality of independently arranged optical sensors for imaging the plurality of refracted optical signals.

상기 광 신호 수신기는, 상기 복수개의 광원으로부터 동시에 입사되는 상기 복수개의 광 신호를 파장별로 분류하는 밴드패스 필터; 및 파장별로 분류된 상기 복수개의 광 신호에서 각 파장을 검출하는 독립적으로 배치된 상기 복수개의 광 센서를 포함할 수 있다. The optical signal receiver may include: a bandpass filter for classifying the plurality of optical signals simultaneously incident from the plurality of light sources by wavelength; and the plurality of optical sensors arranged independently for detecting each wavelength from the plurality of optical signals classified by wavelength.

상기 광 신호 수신기는, 상기 복수개의 광원과 상기 복수개의 광 센서는 각각 페어(pair)를 이루어 광 신호를 송수신하며, 각각의 상기 페어에서 출력되는 신호들을 수집하여 동일한 위상의 노이즈 신호는 소거하고, 서로 다른 위상의 원 신호를 증폭시키는 차동증폭기를 포함할 수 있다. In the optical signal receiver, the plurality of light sources and the plurality of optical sensors each form a pair to transmit and receive optical signals, collect signals output from each pair to cancel a noise signal of the same phase, It may include a differential amplifier for amplifying the original signals of different phases.

실시예들에 따르면 탁도에 의한 산란광 노이즈와 주변 광 노이즈를 효과적으로 제거하면서도 광 검출 신호의 최대 전압 스윙(Peak-to-peak Voltage)을 향상시킬 수 있는 광 분리 렌즈 및 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.According to embodiments, a differential mode underwater using an optical separation lens and a bandpass filter capable of effectively removing scattered light noise and ambient light noise caused by turbidity and improving the peak-to-peak voltage of the light detection signal It is possible to provide an optical wireless communication method and system.

또한, 실시예들에 따르면 산란광 입사 노이즈와 같은 동위상 노이즈를 제거하고, 위상차 증폭 원리로 전압 스윙 향상에 의한 신호대잡음비 향상으로 광 송수신 거리를 늘릴 수 있으며, 다수의 송신 신호로 송신 속도를 올릴 수 있는 광 분리 렌즈 및 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 방법 및 시스템을 제공할 수 있다. In addition, according to embodiments, it is possible to remove in-phase noise such as scattered light incident noise, increase the optical transmission/reception distance by improving the signal-to-noise ratio by improving the voltage swing by the phase difference amplification principle, and increase the transmission speed with multiple transmission signals It is possible to provide a differential mode underwater optical wireless communication method and system using an optical separation lens and a bandpass filter.

도 1은 일 실시예에 따른 주변 광 간섭을 받는 신호의 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 수중 광 무선통신 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 수중 광 무선통신 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 광 분리 렌즈를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 광 분리 렌즈를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 시스템의 구동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 시스템의 구동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 시스템의 성능실험을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 시스템의 성능실험 결과를 나타내는 도면이다.
1 is a diagram for explaining an example of a signal subjected to ambient light interference according to an embodiment.
2 is a flowchart illustrating an underwater optical wireless communication method according to an embodiment.
3 is a block diagram illustrating an underwater optical wireless communication system according to an embodiment.
4 is a view for explaining a differential mode underwater optical wireless communication system using an optical separation lens according to an embodiment.
5 is a diagram for explaining a driving principle of a differential mode underwater optical wireless communication system using an optical separation lens according to an embodiment.
6 is a diagram for explaining a differential mode underwater optical wireless communication system using a bandpass filter according to an embodiment.
7 is a diagram for explaining a driving principle of a differential mode underwater optical wireless communication system using a bandpass filter according to an embodiment.
8 is a diagram for explaining a performance experiment of a differential mode underwater optical wireless communication system using a bandpass filter according to an embodiment.
9 is a view showing a performance test result of a differential mode underwater optical wireless communication system using a bandpass filter according to an embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. However, the described embodiments may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited by the embodiments described below. In addition, various embodiments are provided in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description.

아래의 실시예들은 이러한 문제점을 극복하기 위해 탁도에 의한 산란광 노이즈와 주변 광 노이즈를 효과적으로 제거하면서도 광 검출 신호의 최대 전압 스윙(Peak-to-peak Voltage)을 향상시킬 수 있는 다음의 두 가지 방법을 제안한다. 하나는 광 분리 렌즈를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 방법이고, 다른 하나는 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 방법이다.In order to overcome this problem, the following embodiments provide the following two methods that can improve the peak-to-peak voltage of the light detection signal while effectively removing the scattered light noise and ambient light noise caused by turbidity. suggest One is a differential mode underwater optical wireless communication method using an optical separation lens, and the other is a differential mode underwater optical wireless communication method using a bandpass filter.

해수를 투과하는 광의 변화를 이론적으로 예측할 때 고려되는 것은 파장에 따른 해수 물 분자의 흡수계수와 해수에 분포해 있는 부유물, 플랑크톤 등에 의한 산란계수가 있으며, 흡수계수와 산란계수의 합으로 구해지는 감쇠계수는 수중 가시광 통신의 성능을 결정하는 중요한 변수이다. When predicting the change of light passing through seawater theoretically, there are absorption coefficients of water molecules in seawater according to wavelength and scattering coefficients due to floating matter and plankton distributed in seawater. is an important variable that determines the performance of underwater visible light communication.

다음 표 1은 다양한 해수환경에서 514nm 파장에 대한 흡수계수, 산란계수 및 감쇠계수를 나타낸다.Table 1 below shows the absorption coefficient, scattering coefficient and attenuation coefficient for 514nm wavelength in various seawater environments.

[표 1][Table 1]

Figure 112020080698074-pat00001
Figure 112020080698074-pat00001

흡수계수는 물 분자가 가지는 고유한 성질로서 수역에 따라 값이 크게 변하지 않고 광의 파장에 의존하는 특징을 보인다. 반면, 산란계수는 탁도에 관련이 있고 수역의 탁도 정도에 따라 계수값이 크게 변화하는 특징이 있다.The absorption coefficient is a unique property of water molecules, and the value does not change significantly depending on the water body and shows a characteristic that depends on the wavelength of light. On the other hand, the scattering coefficient is related to turbidity, and the coefficient value varies greatly depending on the degree of turbidity of the water body.

또한, 탁도가 있는 수중 채널을 투과하는 광은 수중에 분포해 있는 입자와 충돌하여 불확실한 경로로 산란하다가 광 수신기 센서에 도달하여 노이즈를 발생시키는 주원인이 된다. In addition, the light passing through the turbid water channel collides with the particles distributed in the water, scatters in an uncertain path, and arrives at the optical receiver sensor, which is the main cause of noise.

도 1은 일 실시예에 따른 주변 광 간섭을 받는 신호의 예시를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining an example of a signal subjected to ambient light interference according to an embodiment.

천해에서는 태양광에 의한 주변 광 간섭이 발생하기 용이하며, 광 센서 출력신호 관점에서 주변 광 간섭은 원치 않는 DC 오프셋(Offset)을 일으켜 광 검출 신호의 최대 전압 스윙을 약화시키게 되므로 광 검출 신호 복원을 어렵게 한다. 도 1을 참조하면, 주변 광 간섭을 받는 신호의 예시를 나타낸다. 110은 주변 광 간섭을 받는 신호를 나타내고, 120은 정상 신호를 나타낸다.In shallow waters, ambient light interference by sunlight is easy to occur, and from the viewpoint of the light sensor output signal, ambient light interference causes an unwanted DC offset to weaken the maximum voltage swing of the light detection signal, so it is difficult to restore the light detection signal. make it difficult Referring to FIG. 1 , an example of a signal subjected to ambient light interference is shown. 110 denotes a signal subjected to ambient light interference, and 120 denotes a normal signal.

대양에서는 유기물, 모래입자 등의 부유물이 적어 산란계수가 적고 심해로 내려갈수록 태양광에 의한 간섭도 받지 않으므로 심해에서의 수중 가시광 통신은 통신거리와 통신속도를 높이기 수월하다. 미국 우즈홀 해양연구소에서 개발한 광통신 시스템은 대서양 및 태평양 심해환경에 사용하도록 설계되어 있으며 반도체 광 센서에 비하여 매우 높은 광전이득을 가지는 PMT 센서를 사용하여 대양의 심해에서 최대 15Mbps의 통신속도와 최대 138M 통신속도를 달성한 바가 있다. 그리고 우즈홀 해양연구소와 기술협약을 맺은 영국 소나다인사 또한 심해 환경에서 최대 12.5Mbps의 통신속도와 최대 150M 통신속도가 가능한 심해용 광 무선통신 모뎀을 상용화하였다. 다음 표 2는 2015년 기준으로 우즈홀 해양연구소가 개발한 수중 광 무선통신 모뎀 기술의 사양을 나타낸 것이다. In the ocean, there are few suspended matter such as organic matter and sand particles, so the scattering coefficient is small, and as you go down to the deep sea, you do not receive any interference by sunlight. The optical communication system developed by the Woods Hole Oceanographic Research Institute in the United States is designed for use in the deep-sea environment of the Atlantic and Pacific oceans. It uses a PMT sensor that has a very high photoelectric gain compared to a semiconductor optical sensor. Communication speed has been achieved. And Sonadyne, a British company that signed a technical agreement with the Woods Hall Ocean Research Institute, has also commercialized a deep-sea optical wireless communication modem capable of communication speeds of up to 12.5Mbps and up to 150M in deep-sea environments. Table 2 below shows the specifications of the underwater optical wireless communication modem technology developed by the Woods Hole Oceanographic Research Institute as of 2015.

[표 2][Table 2]

Figure 112020080698074-pat00002
Figure 112020080698074-pat00002

반면, 대한민국 주변의 수역은 수심이 낮은 천해환경으로 대부분 해저 저질이 펄(Mud)이여서 조류나 파랑에 의해 부유하는 펄 입자, 유기물질 등이 일으키는 산란의 정도가 매우 크다. 이러한 천해 환경에서 PMT와 같이 매우 민감한 광 검출 센서는 노이즈 요소에 의한 잡음 광 신호도 같이 증폭을 하게 되므로 센서 기술만으로는 천해 환경에서 실제 적용이 어렵다. 이에 따라 수중 가시광 통신 성능을 높이기 위해 산란, 주변 광에 의한 노이즈를 효과적으로 제거하면서도 광 검출 신호의 최대 전압 스윙을 향상시킬 수 있는 방법이 필요하다.On the other hand, the water area around Korea is a shallow sea environment with low water depth, and the bottom of the sea is mostly mud. In such a shallow sea environment, a very sensitive light detection sensor such as PMT amplifies a noise optical signal by a noise element as well, so it is difficult to actually apply the sensor technology alone in a shallow sea environment. Accordingly, in order to improve the underwater visible light communication performance, there is a need for a method capable of effectively removing noise caused by scattering and ambient light while improving the maximum voltage swing of the light detection signal.

도 2는 일 실시예에 따른 수중 광 무선통신 방법을 나타내는 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating an underwater optical wireless communication method according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 수중 광 무선통신 방법은, 광 신호 송신기를 이용하여 수중에서 각각 독립적으로 제어 가능한 복수개의 광원을 통해 광 신호를 송신하는 단계(S110), 및 복수개의 광원으로부터 광 신호 수신기로 동시에 입사되는 복수개의 광 신호를 광 분리 렌즈 또는 밴드패스 필터(band pass filter)를 이용하여 탁도 또는 주변 광 간섭에 의해 발생하는 노이즈 신호 또는 DC 오프셋(Offset) 오류를 소거하고, 복수개의 광 신호의 최대 전압 스윙을 증폭시키는 단계(S120)를 포함하여 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 2 , the underwater optical wireless communication method according to an embodiment includes transmitting an optical signal through a plurality of independently controllable light sources in the water using an optical signal transmitter (S110), and a plurality of light sources A plurality of optical signals simultaneously incident to the optical signal receiver from The step of amplifying the maximum voltage swing of the plurality of optical signals ( S120 ) may be included.

여기서, 복수개의 광 신호의 최대 전압 스윙을 증폭시키는 단계는, 복수개의 광원으로부터 동시에 입사되는 복수개의 광 신호를 광 분리 렌즈를 이용하여 굴절시키는 단계, 및 굴절된 복수개의 광 신호를 독립적으로 배치된 복수개의 광 센서를 통해 결상시키는 단계를 포함할 수 있다. Here, the amplifying the maximum voltage swing of the plurality of optical signals includes: refracting the plurality of optical signals simultaneously incident from the plurality of light sources using an optical separation lens, and independently disposing the plurality of refracted optical signals It may include forming an image through a plurality of optical sensors.

또한, 복수개의 광 신호의 최대 전압 스윙을 증폭시키는 단계는, 복수개의 광원으로부터 동시에 입사되는 복수개의 광 신호를 밴드패스 필터를 이용하여 파장별로 분류하는 단계, 및 파장별로 분류된 복수개의 광 신호를 독립적으로 배치된 복수개의 광 센서를 통해 각 파장을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, the amplifying the maximum voltage swing of the plurality of optical signals includes: classifying a plurality of optical signals simultaneously incident from a plurality of light sources by wavelength using a bandpass filter, and dividing the plurality of optical signals classified by wavelength The method may include detecting each wavelength through a plurality of independently arranged optical sensors.

아래에서 일 실시예에 따른 수중 광 무선통신 방법의 각 단계에 대해 설명한다. Each step of the underwater optical wireless communication method according to an embodiment will be described below.

일 실시예에 따른 수중 광 무선통신 방법은 일 실시예에 따른 수중 광 무선통신 시스템을 통해 예를 들어 설명할 수 있다. The underwater optical wireless communication method according to an embodiment can be described as an example through the underwater optical wireless communication system according to an embodiment.

도 3은 일 실시예에 따른 수중 광 무선통신 시스템을 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram illustrating an underwater optical wireless communication system according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 수중 광 무선통신 시스템(300)은 광 신호 송신기(310) 및 광 신호 수신기(320)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 광 신호 수신기(320)는 차동증폭기를 포함할 수 있다. 여기서, 실시예에 따라 수중 광 무선통신 시스템(300)은 광 신호 수신기(320)는 광 분리 렌즈 및 복수개의 광 센서를 포함할 수 있다. 또한, 수중 광 무선통신 시스템(300)은 밴드패스 필터 및 복수개의 광 센서를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the underwater optical wireless communication system 300 according to an embodiment may include an optical signal transmitter 310 and an optical signal receiver 320 , and the optical signal receiver 320 includes a differential amplifier. may include Here, according to an embodiment, the underwater optical wireless communication system 300 may include the optical signal receiver 320 including an optical separation lens and a plurality of optical sensors. In addition, the underwater optical wireless communication system 300 may include a bandpass filter and a plurality of optical sensors.

단계(S110)에서, 광 신호 송신기(310)는 수중에서 각각 독립적으로 제어 가능한 복수개의 광원을 통해 광 신호를 송신할 수 있다. 예를 들어, 광 신호 송신기(310)는 특정 주파수를 갖는 구형파 제1 광원과 제1 광원과 반대 위상을 갖는 제2 광원을 송신할 수 있다. In step S110 , the optical signal transmitter 310 may transmit an optical signal through a plurality of independently controllable light sources in water. For example, the optical signal transmitter 310 may transmit a square wave first light source having a specific frequency and a second light source having an opposite phase to the first light source.

단계(S120)에서, 광 신호 수신기(320)는 복수개의 광원으로부터 동시에 입사되는 복수개의 광 신호를 광 분리 렌즈 또는 밴드패스 필터(band pass filter)를 이용하여 탁도 또는 주변 광 간섭에 의해 발생하는 노이즈 신호 또는 DC 오프셋(Offset) 오류를 소거하고, 복수개의 광 신호의 최대 전압 스윙을 증폭시킬 수 있다. In step S120 , the optical signal receiver 320 receives a plurality of optical signals simultaneously incident from a plurality of light sources using an optical separation lens or a band pass filter to generate noise caused by turbidity or ambient light interference. It is possible to cancel a signal or DC offset error, and to amplify the maximum voltage swing of a plurality of optical signals.

일례로, 광 신호 수신기(320)는 광 분리 렌즈 및 복수개의 광 센서를 포함할 수 있다. 이에 따라 복수개의 광원으로부터 동시에 입사되는 복수개의 광 신호를 광 분리 렌즈를 이용하여 굴절시키고, 굴절된 복수개의 광 신호를 독립적으로 배치된 복수개의 광 센서를 통해 결상시킬 수 있다. For example, the optical signal receiver 320 may include an optical separation lens and a plurality of optical sensors. Accordingly, a plurality of optical signals simultaneously incident from a plurality of light sources may be refracted using an optical separation lens, and the plurality of refracted optical signals may be imaged through a plurality of independently arranged optical sensors.

다른 예로, 광 신호 수신기(320)는 밴드패스 필터 및 복수개의 광 센서를 포함할 수 있다. 이에 따라 복수개의 광원으로부터 동시에 입사되는 복수개의 광 신호를 밴드패스 필터를 이용하여 파장별로 분류하고, 파장별로 분류된 복수개의 광 신호를 독립적으로 배치된 복수개의 광 센서를 통해 각 파장을 검출할 수 있다.As another example, the optical signal receiver 320 may include a bandpass filter and a plurality of optical sensors. Accordingly, a plurality of optical signals simultaneously incident from a plurality of light sources are classified by wavelength using a bandpass filter, and each wavelength can be detected through a plurality of independently arranged optical sensors for a plurality of optical signals classified by wavelength. have.

또한, 광 신호 수신기(320)는 차동증폭기를 포함할 수 있다. 이에 따라 복수개의 광원과 복수개의 광 센서는 각각 페어(pair)를 이루어 광 신호를 송수신하며, 각각의 페어에서 출력되는 신호들을 수집하여 동일한 위상의 노이즈 신호는 소거하고, 서로 다른 위상의 원 신호는 차동증폭기를 통해 증폭시킬 수 있다. Also, the optical signal receiver 320 may include a differential amplifier. Accordingly, the plurality of light sources and the plurality of optical sensors each form a pair to transmit and receive optical signals, collect signals output from each pair to cancel noise signals of the same phase, and original signals of different phases It can be amplified through a differential amplifier.

아래에서 광 분리 렌즈 또는 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 방법 및 시스템을 구분하여 보다 상세히 설명한다. Below, a differential mode underwater optical wireless communication method and system using an optical separation lens or a bandpass filter will be divided and described in more detail.

광 분리 렌즈를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 방법Differential mode underwater optical wireless communication method using optical separation lens

복수개의 광원으로부터 한꺼번에 받은 광선을 굴절의 원리로 분리하여 일정한 위치에 분산 결상이 되도록 하는 광 분리 렌즈를 이용하여 복수개의 광원과 복수개의 광 검출 센서로 통신하는 구조를 설정하고, 이 구조에 차동 신호 구조를 적용하여 탁도, 주변 광 간섭에 의해 발생하는 노이즈 신호를 상쇄 소거하면서 광원 신호의 최대 전압 스윙을 증폭시킬 수 있는 수중 광무선 통신 시스템을 제공할 수 있다.A structure for communicating with a plurality of light sources and a plurality of light detection sensors is established using a light separation lens that separates the light rays received from a plurality of light sources at once by the principle of refraction to form a dispersed image at a certain position, and a differential signal is applied to this structure By applying the structure, it is possible to provide an underwater optical wireless communication system capable of amplifying the maximum voltage swing of a light source signal while canceling and canceling a noise signal caused by turbidity and ambient light interference.

도 4는 일 실시예에 따른 광 분리 렌즈를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a differential mode underwater optical wireless communication system using an optical separation lens according to an embodiment.

도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 광 분리 렌즈를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 시스템을 나타내며, 여기에서는 복수개의 광원(411, 412) 및 복수개의 광 센서(431, 432)를 각각 2개로 가정하고 설명한다. 즉, 이중채널 전송 모드의 수중 광 무선통신 시스템을 예를 들어 설명한다. 해수 중 투과율이 준수한 가시광선 파장을 2개 이상 선정하고, 선정한 가시광선 파장만을 선택적으로 검출할 수 있는 광 수신 시스템을 개발하여 수중 무선통신 시스템에 적용하면, 단일채널 가시광 파장을 사용한 통신 시스템에서 겪는 문제점을 해소하여 결과적으로 더 우수한 통신 시스템을 제공할 수 있다.4, it shows a differential mode underwater optical wireless communication system using an optical separation lens according to an embodiment, wherein a plurality of light sources 411 and 412 and a plurality of light sensors 431 and 432 are each two. Assume and explain That is, an underwater optical wireless communication system of a dual-channel transmission mode will be described as an example. If two or more visible ray wavelengths with good transmittance in seawater are selected, and a light receiving system that can selectively detect only the selected visible ray wavelength is developed and applied to an underwater wireless communication system, the By solving the problems, it is possible to provide a better communication system as a result.

제1 광원(411)과 제2 광원(412)은 각각 위상을 반대로 하여 광 신호를 전송할 수 있다. 광 분리 렌즈(420)는 복수개의 광원(411, 412)으로부터 한꺼번에 입사한 광선다발을 굴절의 원리로 분리하여 일정한 위치에 분산, 결상이 되도록 하며, 이 때 적절한 위치에 배치된 제1 광 센서(431)와 제2 광 센서(432)가 각 광원의 신호를 수신할 수 있다. 즉, 제1 광원(411) <-> 제2 광 센서(432), 제2 광원(412) <-> 제1 광 센서(431) 간 쌍을 이루어 신호를 송수신 하는데, 여기에서는 이를 페어(pair)라고 할 수 있다.The first light source 411 and the second light source 412 may each transmit an optical signal by inverting the phase. The light separation lens 420 separates the light bundles incident at once from the plurality of light sources 411 and 412 by the principle of refraction so that they are dispersed and imaged at a predetermined position, and at this time, the first optical sensor ( 431 and the second optical sensor 432 may receive a signal from each light source. That is, the first light source 411 <-> the second light sensor 432, the second light source 412 <-> the first light sensor 431 forms a pair to transmit and receive signals, and in this case, the pair ) can be said.

예를 들어, 수중 광 무선통신 시스템의 광 신호 송신기의 광원(411, 412)으로는 BLUE LED와 BLUE Laser를 사용할 수 있으며, 여기서는 BLUE LED를 광원(411, 412)으로 사용하는 경우에 대해 설명한다. 기본적으로 LED, LED Driver, Collimate Lens가 한 세트 모듈로 구성되며 총 2개 모듈을 구성할 수 있다. 그리고 2개 모듈 중 하나의 모듈이 입력되는 PWM 신호의 반대 위상으로 작동해야 하므로 하나의 모듈 입력단에 반전기를 배치하여 구성할 수 있다. For example, a BLUE LED and a BLUE Laser can be used as the light sources 411 and 412 of the optical signal transmitter of the underwater optical wireless communication system, and a case in which the BLUE LED is used as the light sources 411 and 412 will be described. . Basically, LED, LED Driver, and Collimate Lens are composed of one set module, and a total of 2 modules can be configured. And since one of the two modules must operate in the opposite phase of the input PWM signal, it can be configured by placing an inverter at the input terminal of one module.

일반적인 광 신호 수신기의 전단에 배치되는 렌즈는 수신되는 빛을 집광하여 광 센서(431, 432)에 조사되는 광의 세기를 높이기 위한 집광 목적으로 설계되지만, 여기에서는 다른 위치의 광원(411, 412)으로부터 한꺼번에 입사한 광선다발을 굴절의 원리로 분리하여 일정한 위치에 분산, 결상이 되도록 설계된 광 분리 렌즈(420)를 적용할 수 있다. 광 센서(431, 432)에서 출력되는 전류신호는 전단의 차동증폭기(440)를 거쳐 전압신호로 변환된다. 이에 따라 노이즈를 효과적으로 제거하면서 신호를 복조할 수 있다. A lens disposed at the front end of a general optical signal receiver is designed for the purpose of condensing the received light to increase the intensity of the light irradiated to the optical sensors 431 and 432, but in this case, from the light sources 411 and 412 at different positions A light separation lens 420 designed to separate a bundle of rays incident at once by the principle of refraction and disperse and form an image at a predetermined position may be applied. The current signal output from the optical sensors 431 and 432 is converted into a voltage signal through the differential amplifier 440 of the previous stage. Accordingly, it is possible to demodulate a signal while effectively removing noise.

도 5는 일 실시예에 따른 광 분리 렌즈를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 시스템의 구동 원리를 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining a driving principle of a differential mode underwater optical wireless communication system using an optical separation lens according to an embodiment.

도 5를 참조하면, 서로 다른 위상을 갖는 광원(511, 512)을 탁도가 있는 수중 채널을 투과시킬 수 있다. 탁도가 있는 수중 채널을 투과하는 광 신호는 수중에 분포해 있는 입자와 충돌하여 불확실한 경로로 산란하다가 광 분리 렌즈(520)에 의해 굴절된 후, 광 신호 수신기의 광 센서(531, 532)에 도달하여 노이즈를 발생시키며, 또한 태양광에 의한 주변 광 간섭은 원치 않는 DC 오프셋(Offset)을 일으켜 광 검출 신호의 최대 전압 스윙을 약화시킨다.Referring to FIG. 5 , light sources 511 and 512 having different phases may be transmitted through an underwater channel having turbidity. The optical signal passing through the turbid water channel collides with the particles distributed in the water, scatters in an uncertain path, is refracted by the optical separation lens 520, and then reaches the optical sensors 531 and 532 of the optical signal receiver. noise, and ambient light interference by sunlight causes an unwanted DC offset to weaken the maximum voltage swing of the photodetection signal.

이 때, 산란에 의한 노이즈, 주변 광 잡음 등은 각 광 센서(531, 532)에 동일한 위상으로 똑같이 잡음 신호를 주므로 각 페어에서 출력되는 신호를 동일한 위상은 상쇄시키고, 다른 위상은 증폭시키는 차동증폭기(540)를 거치도록 하면 노이즈가 소거되고 최대 전압 스윙이 증폭된 복조 신호를 얻을 수 있게 되므로 결과적으로 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)를 향상시킬 수 있다.At this time, since noise due to scattering, ambient light noise, etc. give the same noise signal in the same phase to each optical sensor 531 and 532, the signal output from each pair is canceled in the same phase and the other phase is amplified. By passing through 540, noise is removed and a demodulated signal having an amplified maximum voltage swing can be obtained, and consequently, a signal to noise ratio (SNR) can be improved.

이와 같은 구조를 특정한 가시광선 파장을 선택적으로 투과시키는 파장 대역 필터로도 구현할 수 있다. Such a structure can also be implemented as a wavelength band filter that selectively transmits a specific visible light wavelength.

밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 방법Differential mode underwater optical wireless communication method using bandpass filter

도 6은 일 실시예에 따른 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 6 is a diagram for explaining a differential mode underwater optical wireless communication system using a bandpass filter according to an embodiment.

도 6을 참조하면, 광 신호 송신기는 각각 다른 파장을 갖는 광 신호(611, 612)를 서로 다른 위상으로 신호를 송출하도록 구성되며, 광 신호 수신기는 특정 파장의 광을 통과시키는 밴드패스 필터(파장 대역 필터)(621, 622)를 적용하여 특정 파장의 광 신호만 검출할 수 있도록 한 광 센서(631, 632)를 다수로 배치하여 구성할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the optical signal transmitter is configured to transmit optical signals 611 and 612 having different wavelengths in different phases, and the optical signal receiver includes a bandpass filter (wavelength) that passes light of a specific wavelength. A plurality of optical sensors 631 and 632 can be configured by applying band filters) 621 and 622 to detect only an optical signal of a specific wavelength.

파장 대역 필터(621, 622)가 장착된 다수의 광 센서(631, 632)는 특정 파장의 입사광을 검출하여 신호를 출력하며, 이 때 탁도에 의한 동일한 위상 성분의 노이즈 및 주변 광에 의한 DC 오프셋 오류 등이 동일하게 검출될 수 있다. 여기서, 다수의 광 센서(631, 632) 출력신호를 차동으로 증폭시키면 동위상 성분의 노이즈를 소거하고 원 신호를 증폭시킬 수 있다. A plurality of optical sensors 631 and 632 equipped with wavelength band filters 621 and 622 detect incident light of a specific wavelength and output a signal, and at this time, noise of the same phase component due to turbidity and DC offset due to ambient light Errors and the like can be detected in the same way. Here, when the output signals of the plurality of optical sensors 631 and 632 are differentially amplified, noise of the in-phase component can be canceled and the original signal can be amplified.

도 7은 일 실시예에 따른 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 시스템의 구동 원리를 설명하기 위한 도면이다. 7 is a diagram for explaining a driving principle of a differential mode underwater optical wireless communication system using a bandpass filter according to an embodiment.

도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 시스템은 광 신호 송신기 및 광 신호 수신기를 포함할 수 있다. 광 신호 송신기는 수중에서 투과율이 가장 우수한 청록색 파장대역(450~580nm) 중 두 개 이상의 파장을 광원소스로 선택하고, 각각 독립적으로 정보 전송이 가능하도록 할 수 있다. 그리고 광 신호 수신기는 특정한 파장의 광 신호만 검출하도록 설계된 광 검출 센서를 두 개 이상 장착하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 7 , a differential mode underwater optical wireless communication system using a bandpass filter according to an embodiment may include an optical signal transmitter and an optical signal receiver. The optical signal transmitter may select two or more wavelengths of a cyan wavelength band (450 to 580 nm), which have the best transmittance in water, as a light source source, and may independently transmit information. In addition, the optical signal receiver may be configured by mounting two or more optical detection sensors designed to detect only optical signals of specific wavelengths.

도 8은 일 실시예에 따른 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 시스템의 성능실험을 설명하기 위한 도면이다. 8 is a diagram for explaining a performance experiment of a differential mode underwater optical wireless communication system using a bandpass filter according to an embodiment.

도 8을 참조하면, 설계한 밴드패스 필터가 잘 작동하는지 확인하기 위해 성능실험 플랫폼을 구성할 수 있다. 예를 들어, 2.4M 아크릴 수조에서 450NM 광원과 520NM 광원에 각각 다른 데이터 신호 파형을 인가하고, 밴드패스 필터를 각각 적용한 수신단에서 검출되는 신호파형을 오실로스코프와 로직분석기로 관찰하였다.Referring to FIG. 8 , a performance experiment platform can be configured to check whether the designed bandpass filter works well. For example, in a 2.4M acrylic tank, different data signal waveforms were applied to a 450NM light source and a 520NM light source, respectively, and the signal waveforms detected at the receiving end to which a bandpass filter was applied were observed with an oscilloscope and a logic analyzer.

실험 결과, 청녹색 광파가 동시에 다른 신호파형으로 방출되어도, 각 밴드패스 필터에서는 설계한 파장만을 투과하여 광 검출센서에 검출되므로 밴드패스 필터가 잘 작동함을 확인하였다.As a result of the experiment, even if blue-green light waves are simultaneously emitted as different signal waveforms, each band-pass filter transmits only the designed wavelength and is detected by the light detection sensor, confirming that the band-pass filter works well.

도 9는 일 실시예에 따른 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 시스템의 성능실험 결과를 나타내는 도면이다.9 is a view showing a performance test result of a differential mode underwater optical wireless communication system using a bandpass filter according to an embodiment.

도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 시스템의 효과를 입증하기 위한 성능실험 결과를 나타낸 것이며, 광 신호 수신기에서 각각 검출되는 신호를 보면 탁도나 외부요인에 의한 노이즈가 크게 발생하고 있음을 확인할 수 있다. 실시예들에 따른 구조를 적용하여 복조를 하면 동위상 성분의 노이즈가 제거되어 별도의 신호처리를 적용하지 않고도 탁도와 주변 광에 의한 노이즈를 효과적으로 소거하면서 전압스윙을 최대치에 가까운 수준으로 완벽히 복조할 수 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 9 , a performance test result for verifying the effect of a differential mode underwater optical wireless communication system using a bandpass filter according to an embodiment is shown. When looking at a signal detected by an optical signal receiver, turbidity or external factors It can be seen that a large amount of noise is generated by When demodulation is performed by applying the structure according to the embodiments, noise of the in-phase component is removed, effectively eliminating noise caused by turbidity and ambient light without applying separate signal processing, while completely demodulating the voltage swing to a level close to the maximum. It can be confirmed that

실시예들은 수중 광 통신에서 다음과 같은 장점을 가질 수 있다. DC 오프셋(Offset) 오류를 자동 소거하고, 오프셋(Offset) 제어 장치가 불필요하다. 산란광 입사 노이즈와 같은 동위상 노이즈를 제거하며, 위상차 증폭 원리로 전압 스윙 향상에 의한 신호대잡음비 향상으로 광 송수신 거리를 늘릴 수 있다. 또한 다수의 송신 신호로 송신 속도를 올릴 수 있다. Embodiments may have the following advantages in underwater optical communication. DC offset error is automatically cleared, and an offset control device is unnecessary. In-phase noise such as scattered light incident noise is removed, and the signal-to-noise ratio can be increased by improving the voltage swing with the phase difference amplification principle. Also, it is possible to increase the transmission speed with multiple transmission signals.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of the hardware component and the software component. For example, devices and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, although one processing device is sometimes described as being used, one of ordinary skill in the art will recognize that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that can include For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.Software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. may be embodied in The software may be distributed over networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those skilled in the art. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (10)

광 신호 송신기를 이용하여 수중에서 각각 독립적으로 제어 가능한 복수개의 광원을 통해 광 신호를 송신하는 단계; 및
상기 복수개의 광원으로부터 광 신호 수신기로 동시에 입사되는 상기 복수개의 광 신호를 광 분리 렌즈 또는 밴드패스 필터(band pass filter)를 이용하여 탁도 또는 주변 광 간섭에 의해 발생하는 노이즈 신호 또는 DC 오프셋(Offset) 오류를 소거하고, 상기 복수개의 광 신호의 최대 전압 스윙을 증폭시키는 단계
를 포함하고,
상기 광 신호 송신기는 특정 주파수를 갖는 구형파 제1 광원과 상기 제1 광원과 반대 위상을 갖는 제2 광원을 포함하고,
상기 제2 광원은 입력단에 상기 제1 광원과의 반대 위상을 위한 반전기가 배치되고,
상기 광 신호 수신기는 제1 광 센서와 제2 광 센서를 포함하는 복수개의 광 센서, 및 차동증폭기를 포함하고,
광원과 광 센서 간에 각각 페어(pair)를 이루어 광 신호를 송수신하며,
상기 복수개의 광 신호의 최대 전압 스윙을 증폭시키는 단계는,
각각의 상기 페어에서 출력되는 신호들을 수집하여 상기 차동증폭기를 통해 동일한 위상의 노이즈 신호는 소거하고 서로 다른 위상의 원 신호는 증폭시키는 것
을 특징으로 하는, 수중 광 무선통신 방법.
transmitting an optical signal through a plurality of independently controllable light sources in the water using an optical signal transmitter; and
A noise signal or DC offset generated by turbidity or ambient light interference using an optical separation lens or a band pass filter for the plurality of optical signals simultaneously incident from the plurality of light sources to the optical signal receiver canceling the error and amplifying the maximum voltage swing of the plurality of optical signals;
including,
The optical signal transmitter includes a square wave first light source having a specific frequency and a second light source having an opposite phase to the first light source,
In the second light source, an inverter for the opposite phase to the first light source is disposed at the input end,
The optical signal receiver includes a plurality of optical sensors including a first optical sensor and a second optical sensor, and a differential amplifier,
Each pair is formed between the light source and the optical sensor to transmit and receive optical signals,
The step of amplifying the maximum voltage swing of the plurality of optical signals comprises:
Collecting signals output from each pair, canceling a noise signal of the same phase and amplifying an original signal of a different phase through the differential amplifier
characterized in that, the underwater optical wireless communication method.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 복수개의 광 신호의 최대 전압 스윙을 증폭시키는 단계는,
상기 복수개의 광원으로부터 동시에 입사되는 상기 복수개의 광 신호를 상기 광 분리 렌즈를 이용하여 굴절시키는 단계; 및
굴절된 상기 복수개의 광 신호를 독립적으로 배치된 상기 복수개의 광 센서를 통해 결상시키는 단계
를 포함하는, 수중 광 무선통신 방법.
According to claim 1,
The step of amplifying the maximum voltage swing of the plurality of optical signals comprises:
refracting the plurality of optical signals simultaneously incident from the plurality of light sources using the optical separation lens; and
imaging the plurality of refracted optical signals through the plurality of independently arranged optical sensors
Including, underwater optical wireless communication method.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 광 신호의 최대 전압 스윙을 증폭시키는 단계는,
상기 복수개의 광원으로부터 동시에 입사되는 상기 복수개의 광 신호를 상기 밴드패스 필터를 이용하여 파장별로 분류하는 단계; 및
파장별로 분류된 상기 복수개의 광 신호를 독립적으로 배치된 상기 복수개의 광 센서를 통해 각 파장을 검출하는 단계
를 포함하는, 수중 광 무선통신 방법.
According to claim 1,
The step of amplifying the maximum voltage swing of the plurality of optical signals comprises:
classifying the plurality of optical signals simultaneously incident from the plurality of light sources by wavelength using the bandpass filter; and
Detecting each wavelength through the plurality of optical sensors arranged independently of the plurality of optical signals classified by wavelength
Including, underwater optical wireless communication method.
삭제delete 수중에서 각각 독립적으로 제어 가능한 복수개의 광원을 통해 광 신호를 송신하는 광 신호 송신기; 및
상기 복수개의 광원으로부터 동시에 입사되는 상기 복수개의 광 신호를 광 분리 렌즈 또는 밴드패스 필터(band pass filter)를 이용하여 탁도 또는 주변 광 간섭에 의해 발생하는 노이즈 신호 또는 DC 오프셋(Offset) 오류를 소거하고, 상기 복수개의 광 신호의 최대 전압 스윙을 증폭시키는 광 신호 수신기
를 포함하고,
상기 광 신호 송신기는 특정 주파수를 갖는 구형파 제1 광원과 상기 제1 광원과 반대 위상을 갖는 제2 광원을 포함하고,
상기 제2 광원은 입력단에 상기 제1 광원과의 반대 위상을 위한 반전기가 배치되고,
상기 광 신호 수신기는 제1 광 센서와 제2 광 센서를 포함하는 복수개의 광 센서, 및 차동증폭기를 포함하고,
광원과 광 센서 간에 각각 페어(pair)를 이루어 광 신호를 송수신하며,
상기 광 신호 수신기는,
각각의 상기 페어에서 출력되는 신호들을 수집하여 상기 차동증폭기를 통해 동일한 위상의 노이즈 신호는 소거하고 서로 다른 위상의 원 신호는 증폭시키는 것
을 특징으로 하는, 수중 광 무선통신 시스템.
an optical signal transmitter for transmitting an optical signal through a plurality of independently controllable light sources in the water; and
A noise signal or DC offset error generated by turbidity or ambient light interference by using an optical separation lens or a band pass filter for the plurality of optical signals simultaneously incident from the plurality of light sources, and , an optical signal receiver for amplifying the maximum voltage swing of the plurality of optical signals
including,
The optical signal transmitter includes a square wave first light source having a specific frequency and a second light source having an opposite phase to the first light source,
In the second light source, an inverter for the opposite phase to the first light source is disposed at the input end,
The optical signal receiver includes a plurality of optical sensors including a first optical sensor and a second optical sensor, and a differential amplifier,
Each pair is formed between the light source and the optical sensor to transmit and receive optical signals,
The optical signal receiver,
Collecting signals output from each pair, canceling a noise signal of the same phase and amplifying an original signal of a different phase through the differential amplifier
characterized in that, an underwater optical wireless communication system.
삭제delete 제6항에 있어서,
상기 광 신호 수신기는,
상기 복수개의 광원으로부터 동시에 입사되는 상기 복수개의 광 신호를 굴절시키는 광 분리 렌즈; 및
굴절된 상기 복수개의 광 신호를 결상시키는 독립적으로 배치된 상기 복수개의 광 센서
를 포함하는, 수중 광 무선통신 시스템.
7. The method of claim 6,
The optical signal receiver,
a light separation lens that refracts the plurality of optical signals simultaneously incident from the plurality of light sources; and
The plurality of independently arranged optical sensors for imaging the plurality of refracted optical signals
Including, an underwater optical wireless communication system.
제6항에 있어서,
상기 광 신호 수신기는,
상기 복수개의 광원으로부터 동시에 입사되는 상기 복수개의 광 신호를 파장별로 분류하는 밴드패스 필터; 및
파장별로 분류된 상기 복수개의 광 신호에서 각 파장을 검출하는 독립적으로 배치된 상기 복수개의 광 센서
를 포함하는, 수중 광 무선통신 시스템.
7. The method of claim 6,
The optical signal receiver,
a bandpass filter for classifying the plurality of optical signals simultaneously incident from the plurality of light sources by wavelength; and
The plurality of independently arranged optical sensors for detecting each wavelength from the plurality of optical signals classified by wavelength
Including, an underwater optical wireless communication system.
삭제delete
KR1020200096021A 2020-07-31 2020-07-31 Differential mode underwater optical wireless communication method and system using optical separation lens and bandpass filter KR102328882B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200096021A KR102328882B1 (en) 2020-07-31 2020-07-31 Differential mode underwater optical wireless communication method and system using optical separation lens and bandpass filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200096021A KR102328882B1 (en) 2020-07-31 2020-07-31 Differential mode underwater optical wireless communication method and system using optical separation lens and bandpass filter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102328882B1 true KR102328882B1 (en) 2021-11-19

Family

ID=78718145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200096021A KR102328882B1 (en) 2020-07-31 2020-07-31 Differential mode underwater optical wireless communication method and system using optical separation lens and bandpass filter

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102328882B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150037347A (en) * 2013-09-30 2015-04-08 대우조선해양 주식회사 Underwater robot communication device and method thereof
KR101595877B1 (en) * 2014-10-08 2016-02-19 인제대학교 산학협력단 System and Method for Communicating at Underwater or Undersea using Visual Light

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150037347A (en) * 2013-09-30 2015-04-08 대우조선해양 주식회사 Underwater robot communication device and method thereof
KR101595877B1 (en) * 2014-10-08 2016-02-19 인제대학교 산학협력단 System and Method for Communicating at Underwater or Undersea using Visual Light

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
S. Bloom, E. Korevaar, J. Schuster, and H. Willebrand, ``Understanding the performance of free-space optics,'' J. Opt. Netw., vol. 2, no. 6, pp. 178-200, 2003.
비특허문헌1(Optics Express, 2019.03.04.)* *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11128386B2 (en) High-bandwidth underwater data communication system
Al-Zhrani et al. Underwater optical communications: A brief overview and recent developments
Doniec et al. An end-to-end signal strength model for underwater optical communications
US20200028595A1 (en) System and Method for Communication with Time Distortion
Tian et al. Design and development of an LED-based optical communication system for autonomous underwater robots
Lacovara High-bandwidth underwater communications
Góis et al. Development and validation of blue ray, an optical modem for the MEDUSA class AUVs
Sui et al. The evaluation of modulation techniques for underwater wireless optical communications
Gkoura et al. Underwater optical wireless communication systems: A concise review
CN110557201A (en) Multi-angle receiving device of underwater visible light communication mobile node
JPS6352087A (en) Initial setting method and device for earthquake data collector
KR102328882B1 (en) Differential mode underwater optical wireless communication method and system using optical separation lens and bandpass filter
Pandey et al. Effect of transmitter divergence-angle on the performance of underwater visible light communication system
Rosenkrantz et al. Optimum LED wavelength for underwater optical wireless communication at turbid water
Alexander et al. Practical applications of free-space optical underwater communication
FR3015052A1 (en)
Simpson Underwater Free-Space Optical Communication Using Smart Transmitters and Receivers
CN113708843A (en) Underwater wireless optical communication receiving device with high dynamic range
Spagnolo et al. A brief survey on underwater optical wireless communications
Mamatha et al. Underwater wireless optical communication-A review
US20110176811A1 (en) All fiber towed array
Brdar Underwater communications
Vladimirov Multi-Uncrewed Underwater Vehicle (UUV) Optical Communication System Design
Panicker et al. High speed underwater laser communication utilizing USB based data transmission and the Internet of Underwater Things (IoUT) framework
KR102097279B1 (en) Apparatus for increasing communication distance between underwater optical communication devices

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant