基于电力线的白光LED通信系统的实验研究

摘要

可见光通信技术是基于白光LED技术上发展起来的新兴无线通信技术。具有发射功率高、不占用无线频谱、无电磁辐射、无电磁干扰、保密性好、节能环保等优点，可以广泛应用在飞机、医院等对电磁干扰有严格限制的区域，也可应用在智能家居，智能交通，室内定位，高速物联网传输以及未来的4G网络中，具有广泛的发展空间。为了简化通信光源布线，解决可见光隔墙不能传输、室内覆盖能力差等问题，本论文设计了一种新型的基于电力线和可见光的无线通信系统。
　　该系统由电力线通信模块、可见光通信模块和微处理器桥接模块组成。电力线模块主要由基于INT5500芯片的电力线调制解调器组成。微处理器模块包括带网口的单片机和CPLD。单片机的主要功能是将TCP/IP数据包转换为RS232数据包;CPLD的主要功能是将RS232数据包转换为自定义串行数据包。可见光通信模块由光信号发射机和光信号接收机组成。此模块包含LED驱动调制电路，接收放大电路，滤波电路，判决再生电路，并利用CPLD实现解码及从自定义串行数据包到RS232数据包的转换功能。
　　通过基于电力线的白光LED通信系统做的数据传输实验和文本传输实验，实现了信号从电力线信道环境到可见光信道环境的传输，验证了所设计的光通信系统的可行性，达到了LED同时照明和通信的双重目的。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状及应用

1．2．1 国内外研究现状

1．2．2 系统的应用

1．3 本论文研究的主要内容和结构安排

第2章 电力线通信模块的设计

2．1 电力线通信简介

2．1．1 电力线通信原理

2．1．2 电力线通信的优劣势

2．1．3 电力线通信的应用

2．2 电力线载波信道及调制技术

2．2．1 电力线载波信道特性

2．2．2 OFDM调制技术

2．3 基于INT5500的电力线通信系统

2．4 电力线通信模块的测试

2．5 本章小结

第3章 白光LED可见光通信模块的设计

3．1 光信号发射机的设计

3．1．1 驱动调制电路的设计

3．1．2 (2，1，2)卷积码编码器的设计

3．2 光信号接收机的设计

3．2．1 接收电路的设计

3．2．2 (2，1，2)卷积码译码器的设计

3．3 白光LED可见光通信模块测试

3．4 本章小结

第4章 电力线和白光LED通信系统的总体设计

4．1 系统总体结构

4．2 硬件介绍

4．2．1 带网口的单片机简介

4．2．2 CPLD简介

4．2．3 单片机与发射端CPLD硬件连接

4．3 通信协议

4．3．1 TCP／IP协议

4．3．2 串行通信协议

4．4 软件实现

4．4．1 解TCP／IP数据包打成RS232数据包的实现

4．4．2 解RS232数据包打成自定义串行数据包的实现

4．4．3 解自定义串行数据包打成RS232数据包的实现

4．5 本章小结

第5章 基于电力线的可见光通信系统的实验

5．1 数据传输实验

5．2 文本传输实验

5．3 本章小结

结论

参考文献

致谢

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