基于LED的室内可见光通信系统的研制

发布时间：2018-01-12 16:25

  本文关键词：基于LED的室内可见光通信系统的研制　出处：《南京邮电大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：基于LED的可见光通信技术能在实现照明的同时，通过光传输信息，具有广阔的应用前景。目前国内可见光通信的发展比国外落后，尚无成熟的商用可见光通信系统。本文设计了一套基于白光LED可靠的室内可见光通信系统，对系统的性能进行了测试和研究，最终实现了两台计算机之间的无线光通信。为未来可见光通信技术的研究提供参考依据和理论价值。 论文首先调研国内外可见光通信的研究现状，介绍可见光通信研究中的关键技术。本文选择了用于研究的5种不同型号的LED，分别是CREE-Q5，LTWG，TN-A101，美国普瑞（45Mil芯片）1W白光的LED和某种1W红光LED。根据可见光通信系统的原理，分别设计系统发射端电路和接收端电路，并分析了电路的原理和参数的选择。搭建用于实验的可见光通信系统，测试发射端电路的性能，在0-20MHz的信号范围内，输出电压最大衰减0.8dB，证明发射端性能良好。对LED光照度特性的测试表明单个LED发光可传输的距离在60cm左右，随距离的增大，光照度明显呈标准的指数衰减。对上述5种LED带宽的测试表明白光LED的-3dB带宽普遍不高，在2MHz左右，大功率红光LED的-3dB带宽比白光LED的要高一些，这个结果与三星公司研究小组测得的白光LED带宽（2.5M）相近。研究4种型号的白光LED对应的系统带宽，最高可达2.8MHz。在接收端PIN管上加入蓝光滤光片后，系统的带宽最高达到3.5MHz，经研究表明加蓝光滤光片所付出的功率代价要大于带宽增加所带来的收益。设计均衡电路，用Multisim软件进行仿真研究，，最终将系统的带宽提升至7.4MHz，超过目前用纯电路方式实现的最高4MHz水平。利用带有均衡电路和限幅电路的可见光通信系统实现了视频信号的传输。 最后，采用USB转RS485转换器和设计的可见光通信系统实现了两台计算机之间的无误码无线光通信。在LED上加凸透镜，将系统的通信距离增加到了6米。
[Abstract]:Visible light communication technology LED can realize the lighting at the same time based on the light transmission through information, and has broad application prospects. At present the domestic development of visible light communication abroad than backward, there is no mature commercial visible light communication system. This paper designs a set of indoor visible light communication system based on white LED is reliable, the system performance test and research, finally realizes the wireless optical communication between two computers. Provide reference and theoretical value for the future research of visible light communication technology.
Firstly, the research at home and abroad research status of visible light communication, introduces the key technology of visible light communication research. This paper chooses 5 different types of LED for research, namely CREE-Q5, LTWG, TN-A101, America Puri (45Mil chip) 1W white light LED and a 1W red light LED. according to the principle of visible light communication the system design, respectively transmitted circuit and receiving circuit, and analyzes the principle and parameters of the circuit. The choice of visible light communication system used in the experiment, the performance test of the transmitter circuit, the signal in the range of 0-20MHz, the maximum output voltage attenuation of 0.8dB, prove the transmitter of LED illumination performance is good. The characteristics of the test showed that the single LED can light transmission distance of about 60cm, with the increase of distance, illumination is a standard exponential decay. Understand general optical LED -3dB bandwidth test table of the 5 LED bandwidth Times is not high, at around 2MHz, high power red LED -3dB bandwidth is higher than some of the white LED, this result with the Samsung Corp research team measured the white LED bandwidth (2.5M) system. Similar bandwidth corresponding to 4 types of white LED, up to 2.8MHz. at the receiving end of PIN tube with blue light filter after the system bandwidth of up to 3.5MHz, the research shows that the power cost plus blue light filter pay greater than the bandwidth increases the benefits. The design of equalization circuit, simulation research is carried out with Multisim software, the system will eventually exceed the maximum bandwidth of up to 7.4MHz, the current level of 4MHz with pure circuit realizes the transmission mode to achieve. The video signal using visible light communication system with equalization circuit and a limiter circuit.
Finally, we use the USB to RS485 converter and the designed visible light communication system to achieve the error free wireless optical communication between two computers. Adding convex lenses on LED increases the communication distance of the system to 6 meters.

【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN929.1

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本文编号：1415040