可见光通信收发模块的设计与实现

发布时间：2017-08-20 17:25

  本文关键词：可见光通信收发模块的设计与实现

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【摘要】：近年来,可见光通信技术(VLC)展现出极大的潜力。VLC是利用发光二极管等可见光源以人眼感知不到的高速亮度变化来传递数字信息的一种通信方式。相较于传统的射频无线通信以及其他频段的光通信,VLC具有高安全性、高发射功率、无需频谱证等很多优势。当前,国内可见光通信技术产业链尚未完全形成,为加快光通信产业链在可见光通信技术研发方面迅速跟上国际上蓬勃发展的步伐,急需在改善和增强可见光通信的各项性能指标上实现技术突破。为实现可见光通信系统性能指标的突破,需要实验平台的支持,但目前设备厂家生产的成型模块无法满足实验内容的需求。设计制造拥有自主知识产权的可见光通信实验系统,对促进我国可见光技术发展有着长远意义。处于可见光通信物理层部分的收发模块信号传输质量直接影响整个系统的性能。本文通过分析可见光通信系统的重要电路原理,确定电路关键参数的选定方法,并最终根据分析得出的结果制作出满足实验需要的收发模块。本文就收发模块中光电检测电路、微弱信号放大电路、低通滤波器以及输入信号电流放大电路等部分进行了分析,并利用仿真与理论计算结合方法获得收发模块电路各部分的重要参数。以理论计算为基础,结合实验室现有器件水平,进一步设计和制作收发模块实物。最终通过对模块进行传输距离和传输速率两项指标的测试,表明所实现的收发模块能达到通信距离1米时传输1MHz正弦波信号,通信距离为0.5米时传输5MHz正弦波信号的性能,基本达到预期的设计效果。在信号调制解调部分,完成了FPGA软件程序的编写和时序仿真,为接下来完整可见光通信系统的搭建工作打下了基础。
【关键词】：可见光通信收发模块 高阶调制编码 微弱信号放大 FPGA
【学位授予单位】：中南民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 第一章 引言9-12
• 1.1 可见光通信研究背景9-10
• 1.2 课题国内外研究现状10-11
• 1.3 研究内容及文章结构11-12
• 第二章 总体方案设计12-26
• 2.1 系统结构12
• 2.2 发送模块12-15
• 2.2.1 光源13-14
• 2.2.2 LED驱动14-15
• 2.2.3 T型偏置器15
• 2.3 接收模块15-23
• 2.3.1 光电探测器16-17
• 2.3.2 微弱信号检测电路17-21
• 2.3.3 低通滤波器21-23
• 2.3.4 后端可调式放大电路23
• 2.4 调制解调模块23-24
• 2.5 本章小结24-26
• 第三章 模块实现26-36
• 3.1 发送模块的实现26-28
• 3.1.1 LED光源26
• 3.1.2 LED驱动电路26-27
• 3.1.3 输入信号放大电路27-28
• 3.2 接收模块28-31
• 3.2.1 光电探测器28-29
• 3.2.2 微弱信号检测电路29-30
• 3.2.3 后端可调式放大电路30-31
• 3.3 调制解调模块31-35
• 3.3.1 FPGA设计流程31-32
• 3.3.2 系统时钟模块32-33
• 3.3.3 OFDM调制解调模块33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 模块测试36-46
• 4.1 发送、接收模块36-40
• 4.1.1 发送、接收模块实物介绍36-37
• 4.1.2 最高信号频率测试37-38
• 4.1.3 最大通信距离测试38-40
• 4.2 调制解调模块40-42
• 4.2.1 时钟模块41
• 4.2.2 16QAM调制模块41-42
• 4.2.3 加循环前缀模块42
• 4.2.4 傅里叶变换模块42
• 4.3 系统综合测试42-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第五章 全文总结与展望46-48
• 5.1 全文总结46
• 5.2 展望46-48
• 参考文献48-52
• 致谢52

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本文编号：707914