基于DSP的OFDM可见光通信系统的研制

发布时间：2017-04-18 11:05

  本文关键词：基于DSP的OFDM可见光通信系统的研制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：可见光通信是近年来新兴起的一种以第四代绿色照明LED光源为基础的无线通信技术，因其覆盖面广、安全经济、通信速率高、无电磁干扰以及无需无线电频谱许可证等优点，作为射频通信在短途通信领域的一种补充方式，在智能照明、智能控制以及室内定位等诸多领域展现出了非凡的潜力，目前已经成为国内外短途无线通信领域的研究焦点。 本文设计并研制了一种基于DSP的OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)可见光通信系统，具体工作如下： 首先对发送端和接收端的硬件电路部分进行了设计与调试，发送端硬件电路部分主要由DSP主控制器、D/A转换电路、LED驱动电路和信号放大兼耦合电路构成，根据LED光源的需要，选择了电流反馈型运放，以满足其大电流需求；接收端硬件电路部分包括DSP主控制器、光电检测电路、前置放大/主放大电路、增益自调整电路、单端转差分电路、AD转换电路和液晶屏显示电路； 然后根据OFDM调制技术和信道估计技术的基本理论，以快速傅里叶算法为核心实现了OFDM信号的调制与解调过程，设计并调试了了发送端和接收端的软件部分，主要包括16PSK/16QAM调制与解调、归一化、IFFT/FFT计算以及信道估计等代码的编写工作，并在DSP软件开发环境CCS中，对设计的通信协议和信道估计算法验证通过后才结合硬件电路进行联合调试； 最后对系统的整体硬件电路进行了集成，研究了发送端LED光源的驱动电压对可见光通信信道的非线性响应失真的影响，并根据实验结果确定了LED光源的驱动电压最佳的工作范围；观测了系统的发送端和接收端硬件电路的信噪比水平，并在16PSK(Phase Shift Keying)和16QAM(Quadrature Amplitude Modul-ation)两种调制方式下做了通信实验，测试了系统的通信性能，测试结果显示：在16QAM调制方式下的系统性能优于16PSK调制方式，，系统的通信距离在40-100cm，通信速率最高可达66KBps，误码率10-3左右。
【关键词】：可见光通信 OFDM 16PSK 16QAM 信道估计
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 课题研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.3 本文研究内容及章节安排16-19
• 1.3.1 研究内容16-18
• 1.3.2 章节安排18-19
• 第二章 系统发送端原理、方案设计和调试19-29
• 2.1 DSP 数字信号处理器及其软件开发平台19-23
• 2.1.1 DSP 与其他常用微处理器对比19-20
• 2.1.2 TMS320F2812 的结构、资源及性能20-22
• 2.1.3 软件开发平台22-23
• 2.2 DA 转换电路的设计及调试结果23-25
• 2.3 LED 驱动电路的设计及调试结果25-27
• 2.4 信号耦合电路的设计及调试结果27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 系统接收端原理、方案设计和调试29-40
• 3.1 光电检测电路29-31
• 3.1.1 光敏二极管 BPW2129-30
• 3.1.2 光电检测电路及调试结果30-31
• 3.2 信号放大电路31-33
• 3.2.1 运算放大器 AD802231
• 3.2.2 信号放大电路及其调试结果31-33
• 3.3 增益自调整电路33-35
• 3.3.1 程控放大器 PGA11333-34
• 3.3.2 增益自调整电路设计及调试结果34-35
• 3.4 模拟 数字转换电路35-37
• 3.4.1 差分信号35
• 3.4.2 AD 驱动电路及调试结果35-36
• 3.4.3 AD7356 外围电路设计36-37
• 3.5 液晶显示电路37
• 3.6 供电电源设计37-39
• 3.7 本章小结39-40
• 第四章 可见光通信系统的软件设计40-51
• 4.1 调制/解调程序的设计40-48
• 4.1.1 OFDM 调制技术原理42-43
• 4.1.2 PSK 调制43-44
• 4.1.3 QAM 调制44-45
• 4.1.4 FFT 算法的实现45-47
• 4.1.5 信道估计技术47-48
• 4.2 硬件芯片驱动程序的设计48-50
• 4.2.1 DAC2932 芯片驱动设计48
• 4.2.2 ADC7356 芯片驱动设计48-49
• 4.2.3 PGA113 芯片驱动设计49
• 4.2.4 LCD1602 驱动设计49-50
• 4.3 本章小结50-51
• 第五章 可见光通信系统实验与结果分析51-56
• 5.1 系统硬件电路集成51-52
• 5.2 信道响应的非线性失真工作区52-53
• 5.3 硬件系统的信噪比测试53-54
• 5.4 通信实验54-55
• 5.5 本章小结55-56
• 第六章 总结与展望56-59
• 6.1 总结56-57
• 6.1.1 完成的工作56
• 6.1.2 后续工作56-57
• 6.2 展望57-59
• 参考文献59-64
• 附录64-71
• 作者简介及科研成果71-72
• 致谢72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 丁德强;柯熙政;;可见光通信及其关键技术研究[J];半导体光电;2006年02期

2 汪井源;徐智勇;朱勇;经继松;王荣;文湘益;;室内可见光通信中噪声与干扰的实验与仿真分析[J];光电子.激光;2012年07期

3 刘宏展;吕晓旭;王发强;梁瑞生;王金东;张准;;白光LED照明的可见光通信的现状及发展[J];光通信技术;2009年07期

4 骆宏图;陈长缨;傅倩;赵惠珊;莫晨晓;;白光LED室内可见光通信的关键技术[J];光通信技术;2011年02期

5 李艳婷;张红伟;师星辰;郑传涛;王一丁;;离散多音调制可见光信道非线性失真及参数优化[J];光电子.激光;2014年01期

6 陈明方;孟晓亮;吴应发;刘路路;王志伟;邱选兵;;基于可见光通信的矿灯身份识别系统[J];电子科技;2014年10期

7 范函;张浩;;一种电力线载波通信自适应阻抗匹配方案[J];电力系统保护与控制;2009年08期

8 吴志强;;LED照明的应用现状与发展前景[J];科技信息;2009年06期

9 ;世界最快的“灯光上网”Lifi在复旦大学实验成功[J];中国科技产业;2013年10期

10 邬江兴;;可见光通信在中国[J];中国科技产业;2014年10期

  本文关键词：基于DSP的OFDM可见光通信系统的研制，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：314722