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基于CPLD的白光LED无线数字光通信实验研究

作　者: 郭洪梅
导　师: 蔡喜平
学　校: 黑龙江大学
专　业: 光学
关键词: 可见光通信无线光通信白光LED应用数字信号处理
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

白光LED可见光无线通信结合了光纤通信和微波通信的优点，具有发射功率高、不占用无线电频谱、无电磁干扰、无电磁辐射、保密性好和节约能源等优点，能够同时实现照明和通信的双重功能，将成为室内无线宽带接入网和室外智能交通系统的发展方向。本文的主要任务首先是验证白光LED照明光源用作通信光源是否可行。其次，从实验上研究基于CPLD的白光LED无线数字光通信系统及无线语音通信系统。在光发射机中，设计了基于CPLD的数字信号源及LED调制驱动电路。为了加强信号抗干扰性，对电信号源进行了Manchester编码。在光接收机中，为了抵抗多径效应带来的码间干扰，合理设计了光学系统。为了抑制背景噪声接收到微弱的光信号，设计了光接收电路及数字信号处理电路，以及采用Manchester解码及数字锁相环技术正确恢复传输的数字编码信息的方法，进行了白光LED可见光通信实验，实现了发射机与接收机之间相距48cm、通信速率为300Kbit/s数字信号的通信，同时验证了白光LED照明光源用作通信光源的可行性。在白光LED可见光无线通信系统的基础上，基于声卡、Windows平台、Matlab程序及串口通信，实现两台PC机间通信速率为256Kbit/s的无线语音通信。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-15
  1.1 本论文研究的背景和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  10-13
    1.2.1 国内外研究现状  10-13
    1.2.2 发展趋势  13
  1.3 本论文研究的主要内容和结构安排  13-15
第2章光发射机  15-27
  2.1 CPLD 产生信号源  15-20
    2.1.1 分频器设计  17-19
    2.1.2 地址发生器设计  19
    2.1.3 ROM 设计  19-20
  2.2 基于 CPLD 的 Manchester 编码器  20-21
  2.3 白光 LED  21-23
  2.4 调制驱动电路设计  23-26
    2.4.1 调制方式  23
    2.4.2 驱动方式  23-24
    2.4.3 调制驱动电路设计  24-26
  2.5 本章小结  26-27
第3章光接收机  27-37
  3.1 接收前端  27-30
    3.1.1 接收天线  28-30
    3.1.2 光电探测器  30
  3.2 信号处理  30-33
    3.2.1 滤波器  31
    3.2.2 放大器  31-32
    3.2.3 判决再生  32
    3.2.4 整形  32-33
  3.3 信号恢复  33-36
    3.3.1 基于 CPLD 的 Manchester 解码器  33
    3.3.2 消除竞争冒险  33-34
    3.3.3 码元同步提取  34-35
    3.3.4 抑制串扰  35-36
  3.4 本章小结  36-37
第4章白光 LED 可见光无线通信实验  37-50
  4.1 实验原理框图  37-38
  4.2 实验及分析  38-48
  4.3 实验结果  48-49
  4.4 本章小结  49-50
第5章基于声卡、Windows 平台及 Matlab 的无线语音通信  50-59
  5.1 语音通信概述  50-51
  5.2 采集语音信号  51-52
    5.2.1 采样频率  51
    5.2.2 采集方式  51-52
    5.2.3 采集方法  52
  5.3 串行通信  52-53
  5.4 回放语音信号  53
  5.5 无线语音通信实验  53-58
  5.6 本章小结  58-59
结论  59-61
参考文献  61-68
致谢  68-69
攻读硕士学位期间发表的学术论文  69

基于CPLD的白光LED无线数字光通信实验研究

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