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龙图腾网获悉桂林电子科技大学申请的专利一种水下全双工LED光成像MIMO实时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：CN115250148B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-15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：202210951308.9，技术领域涉及：H04B10/116；该发明授权一种水下全双工LED光成像MIMO实时通信系统及方法是由李燕龙;陈晓;李晓记;符杰林设计研发完成，并于2022-08-09向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种水下全双工LED光成像MIMO实时通信系统及方法在说明书摘要公布了：本发明公开一种水下全双工LED光成像MIMO实时通信系统及方法，其成像水下无线可见光通信系统可以利用成像透镜将接收光信号分离形成多个光斑，以降低不同链路光信号之间的干扰，简化接收端信号处理相关设备复杂度，降低多址干扰和对准要求，从而无需采用额外的MIMO解调算法，就可以独立恢复出原始信号；此外，利用光纤阵列进行光信号耦合并传导至光电探测器的光学接收系统，这样光电探测器阵列可以任意设置在通信壳体的任意地方，而不一定需要位于成像透镜的正后方，从而在有效分离光斑的基础上有效降低了通信机的尺寸，使得通信机更易于移动布设。本发明在不增加接收端光学系统复杂度的基础上可实现对间距较小的成像光斑分离接收检测。

本发明授权一种水下全双工LED光成像MIMO实时通信系统及方法在权利要求书中公布了：1.一种水下全双工LED光成像MIMO实时通信系统，包括2个主轴相重合的通信端；其特征是，每个通信端由位于水下的通信机和位于水上的上位机组成； 每个通信机包括密闭防水的通信壳体、以及设置在该通信壳体内部的LED可见光源阵列1、准直透镜阵列2、成像透镜3、耦合光纤阵列4、光电探测器阵列5、发射电学模块和接收电学模块；LED可见光源阵列1、准直透镜阵列2和发射电学模块形成通信机的发射部分，成像透镜3、耦合光纤阵列4、光电探测器阵列5和接收电学模块形成通信机的接收部分； 上位机的输出端与通信机的发射电学模块的输入端电连接，发射电学模块的输出端与LED可见光源阵列1电连接；LED可见光源阵列1由2N个LED可见光源组成，这2N个LED可见光源固定在光源支架上，并以通信机的主轴为中心呈中心对称排布；准直透镜阵列2由2N个准直透镜组成，这2N个准直透镜固定在通信壳体的前端面的边缘，并以通信机的主轴为中心呈中心对称排布；光源支架位于通信壳体的前端面的正后方；准直透镜阵列2在通信壳体的前端面上的排布形状与LED可见光源阵列1在光源支架的光源安装平面上的排布形状完全相同；准直透镜阵列2的1个准直透镜分别对应LED可见光源阵列1的1个LED可见光源，准直透镜的主光轴与其对应的LED可见光源的主光轴重合； 成像透镜3的前端面设有成像滤光片6；成像透镜3固定在通信壳体的前端面的中心，且成像透镜3的主光轴与通信机的主轴重合；成像透镜3将近似平行入射的可见光进行分离得到2N路光信号，在焦平面处会成像有对应的2N个光斑；耦合光纤阵列4由2N个耦合光纤组成； 每个耦合光纤的数值孔径NA光纤满足如下条件： 每个耦合光纤的半径r光纤满足如下条件： 式中，r为耦合光纤的主光轴与通信机的主轴的距离；D为成像透镜3的直径；F为成像透镜3的焦距； 这2N个耦合光纤固定在光纤支架上，并以通信机的主轴为中心呈中心对称排布；2N个耦合光纤的主光轴与通信机的主轴的距离相等，该耦合光纤的主光轴与通信机的主轴的距离r为： 式中，R为LED可见光源的主光轴与通信机的主轴的距离，也即准直透镜的主光轴与通信机的主轴的距离；L为2个通信端的前端面之间的距离，也即通信距离；F为成像透镜3的焦距； 光纤支架位于通信壳体的前端面的正后方；耦合光纤阵列4在光纤支架的光纤安装平面上的排布形状与准直透镜阵列2在通信壳体的前端面上的排布形状完全相同；耦合光纤阵列4的1个耦合光纤分别对应准直透镜阵列2的1个准直透镜，耦合光纤的主光轴与其对应的准直透镜的主光轴平行；所有耦合光纤的入射面均处于成像透镜3的焦平面上，且成像透镜3所形成的2N个成像光斑分别落在2N个耦合光纤的入射面上；光电探测器阵列5由2N个光电探测器组成，这2N个光电探测器的输入端分别与2N个耦合光纤的出射面连接；光电探测器阵列5的输出端与接收电学模块的输入端电连接，接收电学模块的输出端与上位机的输入端电连接； 在通信机的接收光学部分中利用成像透镜3、耦合光纤阵列4和光电探测阵列5进行光信号接收和转换，成像透镜3将接收光信号分离形成多个光斑降低子信道间的光信号干扰，因此在通信机的接收电学部分无需复杂的MIMO检测算法，只要利用迫零检测可以直接求得基带信号，这样能够在不过多增加接收光学部分复杂度的基础上可实现对间距较小的成像光斑分离接收检测，并简化检测算法； 上述N为大于等于1的正整数。

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