本文關(guān)鍵詞：船間遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)研究和實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：可見光通信(VLC, Visible Light Communication)是一種無線光通信技術(shù),以波長在375nm至780nm的可見光作為傳輸載體,以大氣作為傳輸信道,以光電變換器件作為接收機。LED與其他光源相比具有功耗低、壽命長、體積小、發(fā)熱量低、綠色安全等優(yōu)點。隨著以發(fā)光二極管(LED)為基礎(chǔ)的照明技術(shù)的不斷發(fā)展,可見光通信技術(shù)引起了廣泛的研究。與其他無線通信相比,可見光通信具有抗電磁干擾、安全性高、無需無線電頻譜認(rèn)證、信道帶寬大、傳輸速率高、成本相對低廉、使用方便等優(yōu)點。目前大多數(shù)的研究集中在室內(nèi)高速無線接入和室內(nèi)定位等應(yīng)用場景,對于遠(yuǎn)距離可見光通信則主要集中于智能交通系統(tǒng)方面。目前船上的燈語通信存在通信速率低、差錯率高、自動化程度低等問題。本文提出利用可見光通信技術(shù)的船間燈語通信系統(tǒng)。船間的遠(yuǎn)距離通信的主要問題是傳輸距離拉長導(dǎo)致的損耗和衰減。本文經(jīng)過詳細(xì)分析引起損耗和衰減的各個因素,提出了一種新型的遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng),設(shè)計實現(xiàn)一套運用該系統(tǒng)的通信設(shè)備,最后實驗驗證了該系統(tǒng)的通信性能。本論文的主要工作如下： 1.論文對引起遠(yuǎn)距離通信損耗和衰減的各個因素進(jìn)行了理論分析,并以此為依據(jù)提出了系統(tǒng)的功率預(yù)算和系統(tǒng)的總體設(shè)計。引起自由空間傳輸損耗的因素主要由發(fā)射端半功率角、傳輸距離、接收天線面積。引起大氣衰減的因素主要由大氣散射吸收和大氣湍流。根據(jù)分析可得在傳輸距離為7.4km、半功率角為3。、接收透鏡直徑20cm的情況下,系統(tǒng)的功率預(yù)算如下：自由空間傳輸損耗為73.35dB,大氣衰減為14.80dB,發(fā)射端功率需大于40dBm,接收端靈敏度需小于-60dBm。 2.根據(jù)理論分析,本論文說明了發(fā)射端的設(shè)計。設(shè)計包括LED的選型、LED的二次光學(xué)設(shè)計、OOK調(diào)制和PPM調(diào)制方式的對比和驅(qū)動電路設(shè)計。通過對商用LED的選型和驅(qū)動電路的設(shè)計兩種辦法提高發(fā)射端光功率。通過LED二次光學(xué)設(shè)計減小由半功率角較大引起的損耗。 3.根據(jù)理論分析,本論文說明了接收端的設(shè)計。設(shè)計包括接收透鏡選型、濾光片設(shè)計、光域和電域的噪聲分析和低噪聲接收電路設(shè)計通過選擇大面積接收透鏡提高接收增益。通過濾光片設(shè)計和低噪聲電路的設(shè)計抑制噪聲,放大接收信號,提高信噪比。 4.通過詳細(xì)設(shè)計,實現(xiàn)了一套遠(yuǎn)距離可見光通信設(shè)備。以此設(shè)備為基礎(chǔ)搭建遠(yuǎn)距離通信實驗平臺。室內(nèi)實驗驗證發(fā)射端半功率角為3.2°。室外實驗成功實現(xiàn)4km的遠(yuǎn)距離信息發(fā)送和接收,通信速率達(dá)到153.6kbit/s。
【關(guān)鍵詞】：可見光通信 船間通信 遠(yuǎn)距離通信
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U665.2;TN929.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 符號說明10-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 引言12-13
• 1.2 研究背景和研究意義13-14
• 1.3 目前國內(nèi)外可見光通信發(fā)展和研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.1 日本可見光通信研究發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 歐洲可見光通信研究發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.3.3 美國可見光通信研究發(fā)展現(xiàn)狀16
• 1.3.4 國內(nèi)可見光通信研究發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.3.5 遠(yuǎn)距離可見光通信研究發(fā)展現(xiàn)狀17-18
• 1.4 論文研究內(nèi)容和各章節(jié)介紹18-20
• 第二章 遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)的理論分析20-35
• 2.1 遠(yuǎn)距離可見光通信的自由空間傳輸損耗分析20-26
• 2.1.1 光源及發(fā)射端引起的損耗20-22
• 2.1.2 接收端引起的損耗22-24
• 2.1.3 系統(tǒng)整體損耗分析24-26
• 2.2 遠(yuǎn)距離可見光通信的大氣衰減分析26-28
• 2.2.1 大氣散射吸收對信號的衰減26-27
• 2.2.2 大氣湍流對信號的衰減27-28
• 2.3 系統(tǒng)的功率預(yù)算28-31
• 2.4 系統(tǒng)的總體設(shè)計31-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第三章 遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)的發(fā)端設(shè)計35-45
• 3.1 遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)的發(fā)端光學(xué)設(shè)計35-38
• 3.1.1 LED燈珠的選型35-36
• 3.1.2 LED透鏡的設(shè)計36-38
• 3.2 遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)的發(fā)端電路設(shè)計38-43
• 3.2.1 發(fā)端調(diào)制方式的38-40
• 3.2.2 發(fā)端電路的設(shè)計40-43
• 3.3 本章小結(jié)43-45
• 第四章 遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)的接收端設(shè)計45-57
• 4.1 遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)的接收端光學(xué)設(shè)計45-50
• 4.1.1 接收端光學(xué)透鏡的設(shè)計45-46
• 4.1.2 室外遠(yuǎn)距離可見光通信中的光域噪聲46-48
• 4.1.3 接收端濾光片設(shè)計48-50
• 4.2 遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)的接收端電路設(shè)計50-55
• 4.2.1 室外遠(yuǎn)距離可見光通信中的電域噪聲50-53
• 4.2.2 接收端高靈敏度低噪聲電路的設(shè)計53-55
• 4.3 本章小結(jié)55-57
• 第五章 遠(yuǎn)距離可見光通信實驗及結(jié)果分析57-62
• 5.1 遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)初步實驗57-59
• 5.1.1 系統(tǒng)半功率角設(shè)計驗證實驗57-58
• 5.1.2 短距離可見光通信實驗58-59
• 5.2 遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)遠(yuǎn)距離實驗59-61
• 5.3 本章小結(jié)61-62
• 第六章 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 論文工作總結(jié)62
• 6.2 工作展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-69
• 致謝69-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄70

【共引文獻(xiàn)】

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中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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  本文關(guān)鍵詞：船間遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)研究和實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：314878