基于激光二極管的可見光通信技術(shù)研究和硬件設計.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶數(shù)量的持續(xù)增多，人們對移動通信網(wǎng)絡的帶寬需求也不斷提高。然而當今世界無線頻譜資源緊張，大多數(shù)可用頻段都已被占用。傳統(tǒng)的射頻通信越來越難以滿足當今人們?nèi)找嬖鲩L的信息需求。在這種情況下，可見光通信技術(shù)應運而生。由于可見光通信使用的可見光波段還是空白頻譜，所以無需授權(quán)即可使用。除此之外，可見光通信還具有安全性高、保密性好以及綠色節(jié)能等特點?？梢姽馔ㄐ偶夹g(shù)自從誕生以來就受到了國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。本文主要研究

2、了影響可見光通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，并在此基礎之上實現(xiàn)了可見光通信系統(tǒng)的硬件設計。
　　首先，本文研究了可見光通信的信道特性，對在大氣衰減、大氣湍流和指向誤差三種因素影響下的混合大氣信道建立了可靠的數(shù)學模型?；谠摂?shù)學模型本文得出了混合信道下通信系統(tǒng)平均誤碼率的閉合表達式，并通過蒙特卡羅方法得出與理論數(shù)據(jù)吻合的仿真曲線，證明了表達式的正確性。
　　其次，本文研究了可見光通信系統(tǒng)中的調(diào)制技術(shù)。本文分析了二進制調(diào)制技術(shù)與多進制調(diào)制技

3、術(shù)的性能特點，比較了二進制調(diào)制技術(shù)中OOK調(diào)制、PPM調(diào)制以及DPPM調(diào)制的頻譜效率和功率效率。通過仿真分析可知，與PPM、DPPM調(diào)制相比OOK調(diào)制系統(tǒng)的頻譜利用率更高，因此在通信系統(tǒng)設計初期更適合使用OOK調(diào)制以降低設計的復雜度。
　　然后，本文設計了可見光通信系統(tǒng)的硬件電路。分別通過反向并聯(lián)肖特基二極管的方法提高半導體激光器的調(diào)制速度，使用線性均衡的方法解決了半導體光源器件的非線性問題，使用電壓緩沖器放大電流信號的方法提高電

4、壓信號的驅(qū)動能力以及使用T型偏置器解決了半導體光源的使用壽命短的問題。最后，論文通過測試眼圖形狀定性的驗證了硬件電路的性能。
　　最后，本文設計了可見光通信系統(tǒng)的底層硬件，包括A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器和三速以太網(wǎng)的驅(qū)動程序。論文還研究了A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器的選擇對系統(tǒng)性能產(chǎn)生的影響，得出A/D轉(zhuǎn)換器的精度越大、頻率越高越有利于系統(tǒng)性能的提高的結(jié)論。除此之外，論文研究了網(wǎng)絡傳輸?shù)闹忻襟w訪問控制層的作用，并剖析了其數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)