基于三原色白光LED的可见光通信技术研究

摘要

进入21世纪以来，移动设备呈井喷式增加，现有的带宽资源已经无法满足不断增长的通信需求，社会迫切需要一种高速、安全、绿色的通信方式作为传统无线通信的补充。
　　基于发光二极管的可见光通信技术作为一种新型无线通信方式，具有带宽资源充沛、兼具照明功能、无电磁污染等优点，作为传统通信技术的补充，有着巨大的发展潜力。为提高可见光通信的通信速率与链路稳定性，推进可见光通信实用化，本文设计了基于三原色白光发光二极管(Light Emitting Diode-LED)与雪崩光电探测器的可见光通信链路，进行波分复用（Wavelength Division Multiplexing-WDM）实验，并在该链路基础上实现可见光接入以太网。
　　通信链路使用三原色白光LED代替传统的磷光LED，并应用载流子泄放电路以提高发射端通信速率;使用雪崩二极管作为接收端光电器件，在信号处理模块中引入自动增益控制电路以提高系统可靠性。
　　为充分利用三原色白光LED的通信潜力，本文将波分复用技术引入可见光通信，通过对LED红、绿、蓝三种颜色发光芯片的分别驱动，实现三种子载波的波分复用，从而将可见光通信速率提高3倍。
　　最后，在前文基础上，本文研究了可见光通信网络接入方法。设计并制作了可见光-以太网通信终端，编写了以太网——光通信协议转换模块、可见光通信编码解码模块，搭建了可见光通信-以太网接入实验链路，并利用台式计算机测试接入效果。实验证明，该链路实现了用户通过可见光通信接入以太网，浏览互联网的目的。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．1．1 可见光通信系统基本结构

1．1．2 可见光通信优点

1．1．3 典型应用场景

1．2 国内外发展研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 可见光通信的主要技术难点

1．3 论文研究内容和主要工作

1．4 论文结构

第2章 可见光通信链路硬件设计与实现

2．1 发射端与接收端元件特性分析与选型

2．1．1 发射端光源特性分析与选择

2．1．2 接收端光电探测器分析与选型

2．2 LED光源的调制

2．2．1 基于场效应三极管的开关调制电路

2．2．2 大功率LED载流子泄放回路的设计

2．2．2 大功率LED载流子泄放回路的设计

2．3 接收端的设计与实现

2．3．1 雪崩光电二极管与偏压电路

2．3．2 前置放大电路

2．3．3 自动增益控制放大电路

2．3．4 判决再生电路

2．3 本章小结

第3章 可见光通信中波分复用技术的实现

3．1 波分复用概述

3．2 可见光通信实现波分复用

3．3 本章小结

第4章 基于可见光通信的以太网接入方法研究

4．1 TCP／IP协议与以太报文

4．2 PHY芯片与RMII协议

4．3 8B／10B编码与直流分量平衡

4．4 上行链路

4．5 整体框架与网络接入演示

4．6 本章小结

结论

参考文献

致谢

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