【摘要】：無線光通信(OWC)是一種主要應(yīng)用于空中和水下的通信技術(shù),目前前景廣闊且發(fā)展迅速。在過去的二十年間,通過射頻(RF)通信的用戶數(shù)量迅速增加帶來通信數(shù)據(jù)流激增,這導(dǎo)致現(xiàn)有帶寬越來越不能滿足日益增長的流量需求。由OWC衍生的可見光通信(VLC)和水下無線光通信(UWOC)以及無線通信(UWOC),都可以克服射頻通信的局限性,承載龐大的用戶通信數(shù)據(jù)流。利用這些技術(shù),我們可以將現(xiàn)有的照明基礎(chǔ)設(shè)施重新加以利用來實(shí)現(xiàn)通信,因此相比傳統(tǒng)方式可以花費(fèi)更低的成本、更少的時(shí)間和精力。VLC和UWOC使用發(fā)光二極管(LED)和激光二極管(LD)傳輸數(shù)據(jù),利用光電二極管(PIN)或雪崩光電二極管(APD)作為光電探測器。但是在實(shí)際應(yīng)用過程中存在以下困難。1它們需要鏈路對準(zhǔn)凸透鏡來聚光。2在這些光電探測器工作的接收側(cè),必須具有偏置電路和放大器來滿足外部大功率要求。這一部分內(nèi)容非常具有挑戰(zhàn)性。在本論文中,我們使用現(xiàn)有低成本太陽能電池作為可見光通信(VLC)和水下無線光通信(UWOC)的光電探測器,提出了一種新穎經(jīng)濟(jì)的自供電太陽能電池技術(shù)。在一個(gè)80厘米的水下信道中,我們利用單多晶太陽能電池,基于UWOC設(shè)計(jì)的電路成功實(shí)現(xiàn)了峰值電壓440mV音頻信號的發(fā)送和接收。然后,我們利用單多晶太陽能電池作為光學(xué)檢測器,用16-QAM OFDM進(jìn)行了可見光通信的實(shí)驗(yàn)研究。成功實(shí)現(xiàn)了 2米信道空氣信道中的通信,數(shù)據(jù)速率為15.03 Mbit/s,誤碼率為1.6883 x 10-3。最后,使用單晶太陽能電池陣列作為光學(xué)探測器,我們分別在7米水下通道上使用16-QAM和32-QAM OFDM實(shí)現(xiàn)了 40.0 Mbit/s和44.0 Mbit/s的數(shù)據(jù)速率。作為光學(xué)探測器的低成本單晶太陽能電池用于設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中的陣列,其具有20mm×20mm的大接收面積和20°的接收角。在7米水箱中生成水波以模擬真實(shí)的海洋場景,以測量作為光學(xué)探測器的陣列太陽能電池的性能。使用16-QAM OFDM的數(shù)據(jù)速率為36.0 Mbit/s,最大比率組合(MRC)和等增益組合(EGC)的測量誤碼率分別為6.40 x 10-4和6.91 x 10-4。在我們的實(shí)驗(yàn)演示中,利用三種不同尺寸和兩種類型的太陽能電池材料,例如聚-25mm×30mm,單-20mm×20mm和單-10mm× 10mm,來研究空氣和水下通道上的通信鏈路。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM914.41

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本文編號：2650625