矿井可见光通信异构组网关键技术研究
发布时间：2021-07-27 20:46
现有的井下无线通信系统易受电磁波干扰、抗干扰能力差,无法适应环境复杂且通信空间实时变化的煤矿工作面环境。本文以可见光通信的发展为契机,提出将可见光通信系统应用到煤矿工作面,和井下现有的无线通信网络融合,期待能为实现矿井无线网络全覆盖提供新的解决方案。本文主要对矿井可见光通信异构网络的关键技术进行研究,主要研究内容如下:（1）针对具体通信环境,提出了煤矿工作面可见光通信系统的整体架构,对系统组成及工作原理进行了详细的论述。（2）设计了基于可见光通信的煤矿工作面语音通信系统,主要包括PCM编解码电路、LED驱动电路、光电转换及放大电路。该系统能实现双工通信及32路语音信号的复用传输。（3）对煤矿工作面可见光通信系统的光源布局进行研究。采用空间分割法,将煤矿工作面狭长型通信空间转化为常见的正方形通信空间。以正方形通信空间为研究对象,根据接收平面光照度分布尽量均匀的原则,利用MATLAB仿真求解LED最佳照明间距,进而得到工作面光源覆盖方式。（4）对矿井可见光通信异构网络的两种切换技术进行研究。针对水平切换,提出了一种基于FFT衰减检测的RSS切换算法,能有效减小传统RSS切换算法中乒乓效应的...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图3-8时钟信号Figure3-8Clocksignal
27图 3-9 时钟信号细节图Figure 3-9 Detailed diagram of clock signal电转换及前置放大模块转换模块是 VLC 系统中的一个关键模块，能将光信号转换成的关键器件为光电二极管，也叫光电探测器。本系统选用结电价格低廉的硅基 PIN 光电二极管[69]。光电二极管转换后的电弱，且光电转换电路本身存在一定的噪声干扰，因此需要设计路，将微弱电流信号放大的同时也能提高系统的信噪比。本 作为放大电路的主控芯片，图 3-10 为光电转换及放大电路。
图 3-13 脉冲控制信号Figure 3-13 Pulse control signal3-14 为编码后的 PCM 信号，其中通道 1 为复用后的 PCM 编码帧同步脉冲信号。由图 3-14 可以看出，每路模拟输入信号在对上升沿开始编码，编码后的 PCM 信号由 8bit 数据组成，占用因此每路信号的传输速率为 64Kbps，该系统可同时传输 32 路传输速率最高可达 2.048Mbps。
【参考文献】：
期刊论文
[1]室内VLC-WiFi异构无线接入网络研究[J]. 吴燕,张申. 半导体光电. 2017(06)
[2]室内VLC与Wi-Fi混合组网架构设计及吞吐量性能分析[J]. 田婉,菅春晓,刘洛琨,张霞. 计算机应用研究. 2017(06)
[3]煤矿工作面可见光通信高数据利用率调光方案[J]. 游春霞,张申,张玉健,王亚军,张震,吴燕. 光通信技术. 2016(07)
[4]LED可见光通信关键器件与应用[J]. 迟楠. 互联网天地. 2015(08)
[5]可见光通信调制方式及其性能研究[J]. 刘洋,章国安. 激光与光电子学进展. 2014(09)
[6]基于移动预测的垂直切换算法[J]. 李彬,刘胜美. 电子技术应用. 2013(01)
[7]国内煤矿无线电通信技术的综述和展望[J]. 刘琨. 通信电源技术. 2011(05)
[8]基于LED光通信的传感数据自组织自恢复系统[J]. 燕奇,翁晓东,宋占伟. 吉林大学学报(信息科学版). 2011(01)
[9]室内LED光无线通信多径效应抑制[J]. 张立,朱娜,张宁. 通信技术. 2010(07)
[10]异构网络垂直切换性能参数分析及算法研究[J]. 柴蓉,肖敏,唐伦,陈前斌. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2010(01)
博士论文
[1]室内LED可见光MIMO通信研究[D]. 谭家杰.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]LED健康照明智能控制系统的设计[D]. 孟娜.中国计量学院 2016
[2]可见光通信与无线电通信垂直切换研究[D]. 郑浩天.解放军信息工程大学 2015
[3]煤矿工作面可见光通信系统关键技术研究[D]. 马秀萍.中国矿业大学 2014
[4]基于LED的室内可见光通信系统的研究与设计[D]. 吴瑕.华中师范大学 2014
[5]井下白光LED无线通信系统研究[D]. 李鑫.哈尔滨工程大学 2012
[6]基于LED照明灯的室内无线光通信双工系统研究[D]. 张立.江苏大学 2010
[7]WLAN与3G网络的切换模型建模与仿真研究[D]. 魏明.南昌大学 2009
[8]基于LED的可见光无线通信关键技术研究[D]. 胡国永.暨南大学 2007
[9]LED照明光学系统的设计及其阵列光照度分布研究[D]. 胡海蕾.福建师范大学 2005
本文编号：3306513
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图3-8时钟信号Figure3-8Clocksignal
27图 3-9 时钟信号细节图Figure 3-9 Detailed diagram of clock signal电转换及前置放大模块转换模块是 VLC 系统中的一个关键模块，能将光信号转换成的关键器件为光电二极管，也叫光电探测器。本系统选用结电价格低廉的硅基 PIN 光电二极管[69]。光电二极管转换后的电弱，且光电转换电路本身存在一定的噪声干扰，因此需要设计路，将微弱电流信号放大的同时也能提高系统的信噪比。本 作为放大电路的主控芯片，图 3-10 为光电转换及放大电路。
图 3-13 脉冲控制信号Figure 3-13 Pulse control signal3-14 为编码后的 PCM 信号，其中通道 1 为复用后的 PCM 编码帧同步脉冲信号。由图 3-14 可以看出，每路模拟输入信号在对上升沿开始编码，编码后的 PCM 信号由 8bit 数据组成，占用因此每路信号的传输速率为 64Kbps，该系统可同时传输 32 路传输速率最高可达 2.048Mbps。
【参考文献】：
期刊论文
[1]室内VLC-WiFi异构无线接入网络研究[J]. 吴燕,张申. 半导体光电. 2017(06)
[2]室内VLC与Wi-Fi混合组网架构设计及吞吐量性能分析[J]. 田婉,菅春晓,刘洛琨,张霞. 计算机应用研究. 2017(06)
[3]煤矿工作面可见光通信高数据利用率调光方案[J]. 游春霞,张申,张玉健,王亚军,张震,吴燕. 光通信技术. 2016(07)
[4]LED可见光通信关键器件与应用[J]. 迟楠. 互联网天地. 2015(08)
[5]可见光通信调制方式及其性能研究[J]. 刘洋,章国安. 激光与光电子学进展. 2014(09)
[6]基于移动预测的垂直切换算法[J]. 李彬,刘胜美. 电子技术应用. 2013(01)
[7]国内煤矿无线电通信技术的综述和展望[J]. 刘琨. 通信电源技术. 2011(05)
[8]基于LED光通信的传感数据自组织自恢复系统[J]. 燕奇,翁晓东,宋占伟. 吉林大学学报(信息科学版). 2011(01)
[9]室内LED光无线通信多径效应抑制[J]. 张立,朱娜,张宁. 通信技术. 2010(07)
[10]异构网络垂直切换性能参数分析及算法研究[J]. 柴蓉,肖敏,唐伦,陈前斌. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2010(01)
博士论文
[1]室内LED可见光MIMO通信研究[D]. 谭家杰.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]LED健康照明智能控制系统的设计[D]. 孟娜.中国计量学院 2016
[2]可见光通信与无线电通信垂直切换研究[D]. 郑浩天.解放军信息工程大学 2015
[3]煤矿工作面可见光通信系统关键技术研究[D]. 马秀萍.中国矿业大学 2014
[4]基于LED的室内可见光通信系统的研究与设计[D]. 吴瑕.华中师范大学 2014
[5]井下白光LED无线通信系统研究[D]. 李鑫.哈尔滨工程大学 2012
[6]基于LED照明灯的室内无线光通信双工系统研究[D]. 张立.江苏大学 2010
[7]WLAN与3G网络的切换模型建模与仿真研究[D]. 魏明.南昌大学 2009
[8]基于LED的可见光无线通信关键技术研究[D]. 胡国永.暨南大学 2007
[9]LED照明光学系统的设计及其阵列光照度分布研究[D]. 胡海蕾.福建师范大学 2005
本文编号：3306513
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