基于激光二极管的可见光通信技术研究和硬件设计
[Abstract]:With the development of wireless communication technology and the continuous increase of the number of users, the demand for the bandwidth of mobile communication network is also increasing. However, the world wireless spectrum resources are scarce, most of the available frequency band has been occupied. Traditional RF communication is more and more difficult to meet the increasing information demand. In this case, visible light communication technology came into being. Because the visible spectrum used in visible light communication is still blank spectrum, it can be used without authorization. In addition, visible light communication also has the characteristics of high security, good confidentiality and green energy saving. Since the birth of visible light communication technology, researchers at home and abroad have paid close attention to it. In this paper, the key technologies that affect the visible light communication system are studied, and the hardware design of the visible light communication system is realized. Firstly, this paper studies the channel characteristics of visible light communication, and establishes a reliable mathematical model for the mixed atmospheric channel under the influence of atmospheric attenuation, atmospheric turbulence and pointing error. Based on this mathematical model, the closed expression of the average bit error rate (BER) of the communication system in mixed channels is obtained, and the simulation curve consistent with the theoretical data is obtained by Monte Carlo method, which proves the correctness of the expression. Secondly, the modulation technology in visible light communication system is studied in this paper. In this paper, the performance characteristics of binary modulation and multiary modulation are analyzed, and the spectral efficiency and power efficiency of OOK modulation PPM modulation and DPPM modulation are compared. The simulation results show that the OOK modulation system has higher spectral efficiency than PPM-DPPM modulation, so it is more suitable to use OOK modulation in the early stage of communication system design to reduce the complexity of the design. Then, the hardware circuit of visible light communication system is designed. The modulation speed of semiconductor laser is improved by reverse parallel Schottky diode, and the nonlinear problem of semiconductor light source device is solved by linear equalization method. Using voltage buffer to amplify current signal improves the driving ability of voltage signal and solves the problem of short service life of semiconductor light source by using T-type bias device. Finally, the performance of the hardware circuit is verified qualitatively by testing the shape of the eye diagram. Finally, this paper designs the underlying hardware of visible light communication system, including A / D converter D / A converter and three-speed Ethernet driver. The influence of the selection of A / D converter and D / A converter on the performance of the system is also studied. It is concluded that the higher the precision of the A / D converter, the higher the frequency, the better the performance of the system. In addition, the paper studies the role of media access control layer in network transmission, analyzes the structure of its data frame, and designs the driving module of three-speed Ethernet. The hardware simulation shows that the module can realize the correct transmission of Ethernet data and verify the correctness of the design.
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【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:2123965
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