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无线激光通信中调制系统的设计与研究

作　者: 严彩萍
导　师: 张长森
学　校: 河南理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 大气激光通信光调制 PPM DSP TMS320LF2407A
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 114次
引　用: 2次
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内容摘要

大气激光通信是一种新兴的中短距无线通信方式,在这种通信方式中,信息被调制在光脉冲上,在THz光谱范围内传输信息,具有通信容量大、成本低廉、数据传输速率高的特点,还具有很好的安全保密性。光脉冲位置调制(PPM)是一种对信号进行调制,使其在光学信道上传输的调制方式,具有能量传输效率高(每光子传输的信息量),抗干扰能力强等优点,被视为大气激光通信中的一项关键技术,受到了人们的广泛重视。本文在研究各类光信号调制方式原理的基础上,根据PPM信号的特点,设计了PPM调制系统,并对相关问题进行了详细讨论。本文的主要工作包括:1.对无线激光通信在国内外的发展概况进行介绍,描述了无线激光通信系统的组成及其关键技术,探讨了无线激光通信的发展前景。2.在介绍各种光信号调制方式的基础上,探讨了内调制和外调制的应用前景。重点分析现阶段的无线激光通信领域中,PPM调制获得广泛应用的原因。3.根据PPM调制的原理,建立了PPM信号的数学模型,通过MATLAB仿真,与OOK调制方式进行比较,讨论了不同L时的L-PPM的调制效率。对最常用的单脉冲位置调制(L-PPM)的传输性能进行了分析,这为无线激光通信的调制系统如何选取最佳L值提供了依据。4.在分析了无线激光通信的工作原理及工作流程的基础上,设计了PPM调制系统的工作框图。基于DSP技术,设计了PPM调制系统,阐述了PPM调制系统的设计原理,实现了PPM调制的数字化。选用TI公司的TMS320LF2407A作为控制芯片,软件的实现采用汇编语言和C语言混合编写,实现了数字信号的PPM调制。本文重点阐述了PPM调制原理、PWM编码到PPM编码转换的原理,PWM信号及PPM信号的生成方法。实验结果表明:PPM调制系统工作可靠,逻辑关系正确,能够很好的完成大气激光通信的信息调制。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 引言  8-20
  1.1 无线激光通信概论  8-10
    1.1.1 近地通信  9
    1.1.2 星际通信  9-10
    1.1.3 水下通信  10
  1.2 国内外发展概况  10-13
  1.3 无线激光通信系统的组成及其关键技术  13-16
  1.4 无线激光通信的发展前景  16-17
  1.5 课题的提出及其意义  17-18
  1.6 本文所做的工作  18-20
2 光信号的调制  20-32
  2.1 光信号调制概述  20-24
    2.1.1 模拟调制  20-23
    2.1.2 数字调制  23-24
  2.2 内调制及其应用前景  24-26
    2.2.1 OOK  25
    2.2.2 PPM  25-26
    2.2.3 内调制的应用前景  26
  2.3 外调制及其应用前景  26-31
  2.4 小结  31-32
3 PPM调制原理及其传输性能分析  32-52
  3.1 PPM 的基本原理  32-35
    3.1.1 单脉冲位置调制(L-PPM)  32-33
    3.1.2 差分脉冲位置调制(DPPM)  33-34
    3.1.3 多脉冲位置调制  34-35
  3.2 PPM信号的MATLAB仿真  35-39
    3.2.1 PPM 仿真原理  35-37
    3.2.2 PPM 调制真值表  37
    3.2.3 仿真结果及分析  37-39
  3.3 PPM 传输性能分析  39-48
    3.3.1 L-PPM与OOK的传输性能比较  39-45
    3.3.2 L 不同时L-PPM 的性能分析  45-48
  3.4 PPM 理想信道容量分析  48-51
    3.4.1 香农公式  48-49
    3.4.2 PPM 理想信道容量分析  49-51
  3.5 小结  51-52
4 PPM调制系统设计  52-72
  4.1 PPM 调制系统总体设计方案  52-56
    4.1.1 系统描述  52
    4.1.2 总体设计  52-53
    4.1.3 系统的工作原理  53-56
  4.2 PPM 调制系统的硬件设计  56-60
    4.2.1 DSP的晶振及复位电路  57-58
    4.2.2 DSP电源设计  58-59
    4.2.3 串行通信接口（SCI）电路  59-60
    4.2.4 PPM 触发整形电路  60
  4.3 PPM 调制系统的软件设计  60-71
  4.4 小结  71-72
5 光信号的解调  72-84
  5.1 常用PPM 信号解调方式  72-79
    5.1.1 最大似然时隙解调  73-75
    5.1.2 最大似然样值解调  75-76
    5.1.3 最大累加计数样值解调  76-77
    5.1.4 三种解调方式的性能比较  77-79
  5.2 信号解调的差错概率分析  79-80
  5.3 高斯白噪声下的PPM 信号的最大似然时隙解调分析  80-82
  5.4 L-PPM 最大似然解调的误码率分析  82-83
  5.5 小结  83-84
6 系统调试与总结  84-90
  6.1 系统调试  84-88
    6.1.1 实验设备及设备间的连接  84-85
    6.1.2 调试方法  85-86
    6.1.3 实验结果  86-88
  6.2 结论  88-89
  6.3 系统的不足与改进  89-90
参考文献  90-93
附录  93-94
致谢  94

无线激光通信中调制系统的设计与研究

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