大功率LED与可见光接收 与解调电路研究.docVIP

硕士学位论文开题 文献综述报告 学 号： 122021711 姓 名： 欧 少 敏 论文题目： 大功率LED与可见光接收 与解调电路研究 指导教师： 何 志 毅 所属学院： 信息与通信学院 成绩评定 导师签名 桂林电子科技大学研究生院 2013年 12 月 22 日 1、学位论文的选题依据和研究意义LED可见光通信研究在最近几年达到研究热潮，其重要性已经得到了研究者的充分肯定。对LED可见光通信的研究必将推动新一代信息科学的向前发展。另外，可见光通信技术已经活跃在广泛的应用领域。 LED以其高光效、长寿命、全固态和无汞环保等优势在照明领域得到日益广泛的应用。与传统照明光源相比，它的另外一大特点就是光电响应速率快，可达到几十MHz的响应带宽，因而也是光通信光源一个很好的选择，与激光光源相比，它又具有结构简单、可靠性高、大功率、成本低的优势。在现代工业、商业、金融乃至军事领域，对通信的安全性、机动性和便捷性要求越来越高。相对激光适合点到点传输的高方向性而言，LED的发散角特性和大功率正适合于宽覆盖范围的无线组网光通信，组建无线光局域网络，应用于信息安全度要求较高或射频干扰要求比较苛刻的地方。近年来基于照明LED的可见光通信（Visible Light Communication，VLC）研究，及智能化照明技术引起相关研究人员的重视。然而，LED的可见光通信虽取得了长足的发展，但仍有一些未解决的问题。同时，LED可见光通信在某些应用领域还没有充分的发挥作用，例如在室内利用照明光手提式无线网络的接入，目前，研究者致力于室内应用研究。另外，由于海洋水体的特性，即可见光中的蓝绿光部分在水中的吸收和散射相对较小，且有相对较高的理论带宽，当需要传输的数据量很大时，可见光通信技术要比水声技术占优势，使得水下可见光通信成为可能。在这种背景下，我们认为，论文的选题是非常有意义的，也是本论文的选题依据。国内外研究现状和发展态势本论文研究的内容主要包括两个方面：LED的可见光光信号的接收放大以及采用FPGA的16-PPM方式解调。下面从这方面阐述国内外发展现状和趋势： 前人已经提出很多基于LED光源的光通信，然而没有任何一种能够在室内满足照明与通信的条件下，实现一定距离高速数据解调后传输给移动终端的应用，基本都在模拟仿真阶段。随着人类对于高速数据传输的要求，由于LED开关响应速度快，并且LED作为照明光源在生活中无处不在，因此可见光通信可以普遍适用于室内室外通信两大应用场景的要求，可以将LED可见光通信分为以下2种： 一、室外LED可见光通信，目前主要应用在智能交通系统(IntelligentTransportation System, ITS)中。 1、20 世纪 90 年代末，香港大学的 G．Pang 等人提出了一种利用 LED 交通指示灯为车辆传输语音广播信号的系统，该系统将语音信号通过 OOK调制加至 LED 光源，实现了无线 LED 可见光低速率传输，传输距离在有透镜聚光的前提下，只有200cm[1,2]。 2、2003 年，日本 KEIO 大学的 Kitano [3,4,5]等人提出了一种LED公路照明通信系统(LED Road Illumination Communications System)。随着智能交通系统研究的深入，相继还出现了由LED交通灯和汽车前后LED灯构成的交通灯至汽车以及汽车前灯至汽车尾灯这两类VLC系统[3,4,5]。 3、Wook 和 Komine 等人则对交通灯至汽车的LED可见光通信系统进行了分析。认为在此类系统中采用二维图像传感器的接收机，性能上优于采用雪崩光敏二极管(Avalanche Photosensitive Diode)的接收机[6]。 二、主要应用在室内无线宽带接入网中。 1、2000 年，日本杏林大学的 Tanaka 和索尼计算机科学研究所的 Haruyama 等人提出了一种利用 LED 照明灯作为通信基站来进行信息无线传输的室内通信系统[7]。就基于室内白光LED通信光源的可见光通信系统的信道进行了初步的数学分析和模拟计算。分析了白光比LED照明灯用作室内照明用途的同时作为通信光源的可能性 2、2001 年，Tanaka 等人在原来的理论研究基础上，分别采用OOK-RZ调制方式与 OFDM 调制方式对系统进行了仿真。研究结果表明，当传送数据率在 100 Mbps 以下时这两种调制技术都是可行的；