本文關(guān)鍵詞：船間遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)研究和實(shí)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(zhǎng)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(jī)。LED與其他光源相比具有功耗低、壽命長(zhǎng)、體積小、發(fā)熱量低、綠色安全等優(yōu)點(diǎn)。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(duì)低廉、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。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(chǎng)景,對(duì)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(cuò)率高、自動(dòng)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(zhǎng)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(gè)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(jì)實(shí)現(xiàn)一套運(yùn)用該系統(tǒng)的通信設(shè)備,最后實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(duì)引起遠(yuǎn)距離通信損耗和衰減的各個(gè)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(jì)。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(jì)。設(shè)計(jì)包括LED的選型、LED的二次光學(xué)設(shè)計(jì)、OOK調(diào)制和PPM調(diào)制方式的對(duì)比和驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。通過對(duì)商用LED的選型和驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)兩種辦法提高發(fā)射端光功率。通過LED二次光學(xué)設(shè)計(jì)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(jì)。設(shè)計(jì)包括接收透鏡選型、濾光片設(shè)計(jì)、光域和電域的噪聲分析和低噪聲接收電路設(shè)計(jì)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(jì)和低噪聲電路的設(shè)計(jì)抑制噪聲,放大接收信號(hào),提高信噪比。 4.通過詳細(xì)設(shè)計(jì),實(shí)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)射端半功率角為3.2°。室外實(shí)驗(yàn)成功實(shí)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U665.2;TN929.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 符號(hào)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(guó)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(guó)可見光通信研究發(fā)展現(xiàn)狀16
• 1.3.4 國(guó)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?jī)?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(duì)信號(hào)的衰減26-27
• 2.2.2 大氣湍流對(duì)信號(hào)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(jì)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(jì)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(jì)35-38
• 3.1.1 LED燈珠的選型35-36
• 3.1.2 LED透鏡的設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)45-50
• 4.1.1 接收端光學(xué)透鏡的設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)53-55
• 4.3 本章小結(jié)55-57
• 第五章 遠(yuǎn)距離可見光通信實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)57-59
• 5.1.1 系統(tǒng)半功率角設(shè)計(jì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)57-58
• 5.1.2 短距離可見光通信實(shí)驗(yàn)58-59
• 5.2 遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)遠(yuǎn)距離實(shí)驗(yàn)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(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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4 李聯(lián)冠;基于LED的室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)的研制[D];南京郵電大學(xué);2014年

5 王龍輝;基于全息光學(xué)元件的室內(nèi)可見光通信光學(xué)接收天線研究[D];北京理工大學(xué);2015年

6 李湘;基于LED的室內(nèi)可見光通信菲涅爾光學(xué)接收天線的研究[D];北京理工大學(xué);2015年

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10 石佳琳;VLC非理想載波偵聽條件下吞吐量最優(yōu)隨機(jī)接入算法研究[D];吉林大學(xué);2015年

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

本文編號(hào)：314878