室外可見(jiàn)光通信接收端光學(xué)去噪技術(shù)研究.pdf

1、LED可見(jiàn)光無(wú)線(xiàn)通信因綠色低碳、低能耗、無(wú)電磁干擾等特點(diǎn)，成為了一種新型的通信方式，并逐步應(yīng)用在LED照明設(shè)備上。如今LED光源已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)前照燈、交通信號(hào)燈、路燈等設(shè)備上，使可見(jiàn)光無(wú)線(xiàn)通信應(yīng)用到智能交通系統(tǒng)和車(chē)聯(lián)網(wǎng)中成為可能。室外可見(jiàn)光通信受到自然光和不同天氣情況的嚴(yán)重影響，從而導(dǎo)致接收端性能的下降。
　　在本文研究的室外可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中，使用汽車(chē)LED前照燈作為信號(hào)的發(fā)射源，近地面空氣作為傳輸信道。針對(duì)接收端所受到的自

2、然光背景噪聲，采用光學(xué)濾波技術(shù)進(jìn)行處理，設(shè)計(jì)了誘導(dǎo)透射濾光片、光角度選擇器，使室外可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量得到提高。
　　論文主要完成的工作和創(chuàng)新點(diǎn)：
　　(1)為了有效濾除太陽(yáng)光噪聲，設(shè)計(jì)了一種新型帶通濾光片。對(duì)汽車(chē)LED前照燈光譜和太陽(yáng)光光譜進(jìn)行分析，根據(jù)汽車(chē)LED前照燈光譜與太陽(yáng)光光譜之間的重疊和非重疊區(qū)域，確定了濾波通帶的頻譜形狀。針對(duì)此通帶的頻譜形狀，采用誘導(dǎo)透射濾光片進(jìn)行濾波。根據(jù)光學(xué)薄膜計(jì)算方法設(shè)計(jì)了誘導(dǎo)透射濾

3、光片的膜系結(jié)構(gòu)參數(shù)，并對(duì)所設(shè)計(jì)的膜系通帶進(jìn)行仿真。在保障信號(hào)光順利通過(guò)的情況下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)光噪聲的有效濾除。對(duì)誘導(dǎo)透射濾光片進(jìn)行性能分析，結(jié)果表明使用誘導(dǎo)透射濾光片后系統(tǒng)信噪比提高了1.44倍。
　　(2)設(shè)計(jì)了光角度選擇器，以保證信號(hào)光和自然光的最佳入射角。對(duì)汽車(chē)LED信號(hào)光入射角與濾光片通帶形狀的關(guān)系和太陽(yáng)光入射角與太陽(yáng)光噪聲功率的關(guān)系進(jìn)行分析，確定汽車(chē)LED信號(hào)光的最佳入射角為0～10°，太陽(yáng)光的最佳入射角為0～20°，設(shè)

4、計(jì)了由阻斷層、吸收層、透射層構(gòu)成的汽車(chē)LED信號(hào)光光角度選擇器和太陽(yáng)光光角度選擇器，保障了誘導(dǎo)透射濾光片通帶形變程度最小，濾光效果最好并有效減少了太陽(yáng)光噪聲。
　　(3)完成了光接收器的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。光接收器分別由太陽(yáng)光光角度選擇器、汽車(chē)LED信號(hào)光光角度選擇器、誘導(dǎo)透射濾光片、復(fù)合拋物面聚光器(CPC)、硅光電二極管組成。對(duì)接收器性能進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明，在使用光接收器后不僅提高了接收端的的通信質(zhì)量，而且提高了通信的有效距離。