基于照明用LED光源的音频信号传输

发布时间：2017-09-11 12:46

  本文关键词：基于照明用LED光源的音频信号传输

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【摘要】：LED(light-emitting diode)具有节能环保、可靠高效、使用寿命长等特点,被认为是下一代的主流照明技术正在大力推广。另外,其独特的发光原理决定了它的优良调制特性,使它适合于可见光通信。因此,基于白光LED的光通信技术正在吸引着研究者的高度关注。特别是在地下停车场等无线信号无法到达、同时需要照明和通信的一些特殊场所,此技术具有很大的应用潜力。针对地下停车场对照明和通信的双重需求,本文对LED可见光音频传输系统进行了研究。目的是在满足照明需求的同时进行音频信号的传输,可以通过语音引导车主进入合适的停车位,同时实现停车场内外人员的语音通信。首先从白光LED的发光原理和特性的分析入手,给出选择兼顾照明和通信两方面的白光LED光源的方法。然后,实际考察某地下停车场进行照明设计,合理选择光源和布局。同时设计音频信号传输的发射和接收的实验电路,并搭建实验系统,实现了短距离音频信号的传输。主要研究内容包括:(1)分析了可见光通信系统主要部分的技术,尤其是光源选择,为光环境设计和光通信系统建立提供了理论依据和物理基础。(2)通过实际考察某地下停车场建立模型,并利用Dialux照明软件模拟实际停车场照明环境并计算相关参数,结果满足国际照明标准,验证了照明设计的合理性。(3)设计了LED音频传输系统,实现了音频信号的传输,通过采用与声音信号频率接近的方波信号,对比输入、发射、接收、输出的四部分信号的差异,验证了系统装置的可行性与信号传输的可靠性。(4)基于实验室现有条件,得出本文搭建的LED音频传输系统的最大传输距离。分析了影响信号传输距离的因素,并提出了改进方案。(5)提出了一种改进的二进制编码方式。在通信方面,改进方式在保持0误码率的距离和最大通信距离上都比普通二进制编码方式有所增加,并且相同距离时的误码率也比普通二进制编码方式下的低;照明方面,改进后二进制编码方式下LED能够提供稳定的照明光环境,LED的闪烁不会被人眼所察觉。本研究对于LED可见光通信的应用推广具有一定的参考价值。
【关键词】：可见光通信 照明 白光LED 音频传输
【学位授予单位】：大连工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM923.34
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 可见光通信的优势及应用8-12
• 1.2 国内外可见光通信技术的发展和研究现状12-13
• 1.3 本课题研究的目的和意义13-14
• 1.4 本文的主要工作和研究内容14-16
• 第二章 兼具照明与通信功能的可见光通信系统16-27
• 2.1 兼具照明与通信功能的LED光源17-21
• 2.1.1 LED的发光原理及实现白光方法17-18
• 2.1.2 白光LED用于照明18-19
• 2.1.3 白光LED用于通信19-21
• 2.2 LED可见光通信信道链接类型21-24
• 2.3 可见光通信系统的关键技术24-27
• 第三章 LED照明光环境设计与仿真27-37
• 3.1 地下停车场的实际环境及照明需求27-29
• 3.2 地下停车场的照明设计29-35
• 3.2.1 相关标准及分析29-30
• 3.2.2 灯具的选择30-31
• 3.2.3 灯个数的确定31-32
• 3.2.4 布灯方法32-33
• 3.2.5 照明设计效果33-35
• 3.3 地下停车场的照明设计的节能分析35-37
• 第四章 白光LED音频传输系统的设计与实验37-63
• 4.1 白光LED音频传输系统的设计与搭建37-45
• 4.1.1 实验光源的参数测量38-40
• 4.1.2 音频信号的选取40
• 4.1.3 发射电路和接收电路的设计40-43
• 4.1.4 发射电路和接收电路的搭建43-45
• 4.2 白光LED音频传输系统实验结果与验证45-47
• 4.3 距离对信号传输的影响47-50
• 4.4 提高系统通信性能的设计与实验50-63
• 4.4.1 ASK调制解调51-52
• 4.4.2 改进编码方式的设计与验证52-58
• 4.4.3 FSK调制解调的设计58-63
• 第五章 结论与展望63-65
• 5.1 结论63-64
• 5.2 展望64-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间的科研成果68-69
• 附录A69-74
• 致谢74

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本文编号：830840