Binäre Superpositionsmodulation beschränkter Sequenzen und ihre Anwendung in der optischen Unterwasserkommunikation

In diesem Buch werden neuartige Verfahren zur optischen Freiraumkommunikation auf Basis intensitätsmodulierter Sequenzen untersucht. Zu diesem Zweck erfolgt eine Überlagerung mehrerer binäre Sequenzen zu einem mehrstufigen optischen Signal mit dem Ziel, die erreichbare Modulationsrate und die Energieeffizienz auf der Sendeseite zu erhöhen. Im Rahmen der Arbeit wurden mehrere Superpositionsverfahren entwickelt, wobei die Überlagerung beschränkter Sequenzen den Schwerpunkt bildet. Die Sequenzeigenschaften der Teilsignale werden hierbei an die Charakteristik der Sendeeinheiten angepasst. Die analytische Auswertung erfolgt auf Grundlage einer Graphenbeschreibung, welche sich wiederum anhand einer vorgeschlagenen Konstruktionsvorschrift ergibt. Die Leistungsfähigkeit der Verfahren wird dabei u. a. bezüglich des zur Modulation benötigten sendeseitigen Energieaufwandes, der erreichbaren Modulationsrate und der wechselseitigen Information untersucht und mit klassischen Modulationsansätzen der optischen Nachrichtenübertragung wie OOK und PPM verglichen. Abschließend wird eine Codiervorschrift für die Superposition beschränkter Sequenzen vorgestellt, und mögliche Optimierungen werden untersucht. Ein weiterer Aspekt ist die Unterwasserkommunikation unter besonderer Berücksichtigung der Interferenzreduktion. Neben der Entwicklung des optischen Unterwassermodems openBlue werden verschiedene Verfahren zum Zweck der Filterung unerwünschter optischer Signalkomponenten bereits vor der eigentlichen Detektion untersucht. Ziel ist sowohl die Störleistungsreduktion als auch die Trennung modulierter Signalquellen. Die Filtermethoden umfassen zum einen die im Allgemeinen bekannten wellenlängenabhängigen Filter, welche im Rahmen des Unterwasserszenarios unter der Randbedingung solarer Interferenz analysiert werden, und zum anderen zwei neu entwickelte Filteransätze auf Basis der Einfallswinkel der optischen Signale. Bei den winkelabhängigen Filtern handelt es sich um eine passive Filterstruktur aus einem 3D-Drucker sowie eine aktive Filterung auf Basis eines LCD-Panels.