1、白光与可见光通信试验验证平台本文设计了白光与可见光通信试验验证平台，在市售小功率白光上调制音频信号，通过光电二极管恢复音频信号，从而验证可见光通信的可行性。系统分为两个部分光发射机和光接收机，采用强度调制直接检测的方法。实验原理框图如图示。图可见光音频实验原理框图光发射机中直接将音频模拟信号通过放大器后加载至电压驱动的上，这种方法的优点是电路设计简单，易操作，缺点是两端电压较小的波动就会导致电流急剧变化，造成发光质量下降。因此，电流驱动的驱动电路性能更优。是种高性能低噪声双运算放大器，具有优良的输出驱动能力及相当高的小信号带宽电源电压范围大等特点，其增益带宽，适合应用在本实验音频放大及音响设备中。白光采用普通市售类型，将稳压电源加载在驱动电路上，并用数字电压表实时记录引脚间的电压及电流数。

2、换特性，导致数据信号电压信号通过强度调制后，转换成的光强度信号光功率有不同程度的包络失真，影响光源调制性能。这种非线性转换称为非线性效应，它对模拟调制影响明显，需通过调整直流偏置来降低信号幅度，或对调制载波顶端进行软削波处理，使得调制载波工作在线性区内。但是，对简单的数字调制，如开关键控法则仅需电源直接控制快速通断，发送比特流，不受非线性影响。总结目前实现白光的方法有如下几种，见表所示。表白光实现方法分类光源发光材料说明单芯片型蓝荧光粉已实用蓝荧光染料蓝光激发出蓝绿红三色染料蓝外延层出蓝光，激发衬底出黄光紫外荧光光激发三基色荧光粉双芯片型蓝黄绿补色产生白光三芯片型蓝绿红三基色混合出白光，光效根据白光的发光机理不同，目前可作为该系统发射机光源的白光可分为蓝激发黄色荧光粉产生白色荧光红绿蓝三。

3、机响应度，为信道脉冲响应，表示各种噪声之和。图室内可见光通信系统传输模型针对上述传输模型，可见光通信信道研究集中在时域响应频域响应和背景光万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章可见光通信系统散射等噪声三个方面，主要依赖于光无线通信系统在反射面的反射特性及发射装置接收装置的空间分布，因此研究者们主要关心的是信道脉冲功率在空时分布上衰减与时延的关系。现阶段国内外研究者根据辐射特性即光源光照度与距离平方反比定律，利用朗伯辐射模型模拟白光辐射源，建立典型室内白光照明模型。同时，结合红外无线通信中信道脉冲时延响应的迭代算法，分析宽光谱白光的脉冲时延特点，仿真不同波长的光对不同反射系数的物体的反射路径。并利用简化的光线追踪法计算多次反射后次以下的信道脉冲响应，用数值仿真法分析信道脉冲的衰减情况。

4、信试验验证平台电路设计验证分析信源编码编码模式调光性能仿真信号在信道下的传输性能信道编码编码编码性能本章小结第三章室内可见光通信系统与调制技术的研究室内可见光通信系统室内可见光单信道特性室内可见光阵列信道特性调制原理调制基本原理可见光调制原理可见光系统性能性能本章小结第四章可见光复用系统研究空间复用系统模型信道容量分析结构中的光学系统性能分析基于码的复用系统基于码的率损耗小寿命长具有快速点灭响应闪烁等特点，可支持快速通断的数字调制并兼顾无闪烁照明，因而成为可见光通信系统光源的最佳选择之。如图示，分别为普通发光二极管的结构图与实物图。万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章可见光通信系统发光二极管结构发光二极管实物图结构图与实物白光作为种特殊的二极管，也具有电压电流电流光功率的非线性转。

5、易实现高速数据链接在漫射链路中，接收机视角大，可任意接收各个方向上的信号，对收发端指向性要求低。但在实际应用时，易受到行人设备等遮挡物的影响，形成“阴影区”中断通信链路。，室内的光无线信道经过多次反射到达接收端，存在较大的群时延，导致多径效应，引起严重的码间干扰，限制了信号的传输速率。表是两种光链路的通信性能比较。图室内与信道链路表两种无线光通信链路比较直射视距链路漫射链路通信速率高中等对指向要求高低对抗障碍物影响能力低高系统移动性低高光学系统复杂度低中等受背景光影响小大多径效应影响无有信道损耗低高如图，室内可见光通信系统的脉冲响应为的线性基带传输模型，脉冲响应的时延衰减可反映系统信道的特性。光源强度调制的信号经过室内信道后，到达接收机检测出光电流信号，可表示为式中表示卷积，为接。

6、值，测得其伏安特性曲线如图示，正向开启电压约左右，当驱动电压为左右时，工作在线性区内。万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章可见光通信系统图白光的特性光接收机将来自于自由空间内的光信号汇聚到光电检测的光敏面上，经光电转换产生电流信号。而电流信号微弱，同样需经过放大器对信号放大，再通过功放电路驱动喇叭，恢复原始模拟信号，完成通信。电路设计如图示，为光发射机电路。为双运算放大器，实验中仅利用侧放大，放大输出口连接至。为白光，为其提供偏置电压，通过调节的滑动变阻器，使端电压大于。图中为音频信号输入接口，是分压电阻，改变的大小可以控制音频信号电流变化的大小。图光发射机电路如图示，为光接收机电路。图中，为光电检测器，同样的，利用放万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章可见光通信系统大检。

7、色，混合产生白光。通过图，两类光谱特性的对比，发现图中型实际只有蓝光波段具备通信功能，导致光源调制带宽限制在数以内，导致系统数据传输速率受限而图中型占据了红绿蓝三色光波波段，可以提供较高的调制带宽，日后结合波分复用技术提高信道利用率，将会有广泛的应用前景。蓝黄色荧光粉型白光万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章可见光通信系统图两种白光光谱对检测器在可见光通信系统中，由于传输载体是可见光，那么系统接收机中的检测器应就应具备光电转换的功能。所以，目前研究的检测器主要分为摄像器件和半导体光电检测器两大类。如图，摄像器件的有效像素普遍达数百万，作为本系统的检测器可直接完成光电模数转换，实现图像的获取存储传输处理和复现。其中，图像传感器较具有集成度高功耗小成本低等显著优势，但是，图像质量较略。

8、纸质论文的内容相致。论文的公布包括刊登授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名日期研究生签名导师签名日期万方数据摘要可见光通信，是利用发出的肉眼察觉不到的高速调制信号来实现信息传输的通信技术。可见光通信兼顾照明和通信，具有网络布置方便无电磁干扰通信带宽大等优点，有着巨大的发展潜力。本论文围绕室内可见光通信存在的技术难点开展了具体的研究工作，包括点对点通信中编码通信的调制复用结构等。首先，论文介绍了可见光通信系统的组成搭建了套白光音频传输的实验平台，实现了室内短距离可见光音频传输，实验中暴露出可见光通信在未有纠错编码的情况下性能较差的问题。因此，本论文提出了适合可见光传输且具备调光功能的和，编码方式，并对其性能作了进步分析。结论表明，纠错编码在时，误码率明。

9、。的响应时间决定了检测速率，响应特性又与像元素数量相关，以监控系统的摄像头为例，其响应时间为帧周期，而的响应特性就不及性能好。图图像传感接收器件另类半导体光电检测器可分为光电二极管和雪崩光电二极管，两者均通过检测接收面的光功率，完成光电信号转换获取数据信息，可检测范围的波长。其中，雪崩光电二极管更适用于长距离大容量的通信。组织对两种光电检测器在相同实验配置不同光照强度下，测得光电信道频率响应的带宽为，在误码率为级下测得的传输速率见表。表不同光电检测器得到的速率比较光电探测器类型光照度为照度为室内信道如图，室内可见光通信典型通信链路分为两种形式视距链路和非视距万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章可见光通信系统链路。，白光光源直接指向接收机，构成“点对点”通信，信号发射功率利用率高，。

10、请学位类别论文提交日期万方数据万方数据南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担切相关的法律责任。南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档允许论文被查阅和借阅可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编本学位论文。本文电子文档的内容和。

11、改善，且当后，误比特率将低于相比于未使用编码的信号的误比特率性能编码具有的性能改善。其次，研究了可见光调制，并计算不同对误码率的影响，研究发现的性能最优，当时误码率可降低到当时误码率为。此外，建立室内可见光通信系统模型，获取多径反射后脉冲时延及衰减的幅频响应，仿真信号在次反射路径下的误码率性能。仿真结果表明，多径干扰对误码率影响甚重，无论为多少，系统的误码率都大于。本论文研究成果为改进调制提供了理论依据。最后，介绍了可见光通信复用系统原理，研究了复用系统的光学结构如光源发散角偏移角及不同波长的光波与收发光学天线透镜尺寸的对通信性能的影响，为优化阵列尺寸与传输距离提供了理论参数并提出了种码图形空间阵列发送，实现了通信距离米，通信速率的单工通信，验证了可见光复用结构的可行性，为可见光通信提供。

12、的电流信号，并通过输出接口，传输至音响系统，恢复音频信号。图光接收机电路验证分析如图示，搭建了白光可见光音频通信实验电路所使用的装置包括两个电源个白光个光电检测器两片音响计算机音频源及双通道数字示波器。由于通信光源为白光，受背景光漫反射等因素的影响，对接收端产生较大的噪声干扰，此外，的发散角较大，导致光电探测器光敏上的信号光强微弱，信噪比小，通信距离短。在有背景光强干扰的情况下，通信距离，可清楚听见声音在无背景光的暗室下，通信距离，可清楚听见声音在有遮挡的弱背景光干扰下，平均通信距离左右，可正常通信，音质清晰。图光发射机与光接收机实物图万方数据单位代码密级硕士学位论文论文题目可见光通信调制技术与研究洪文昕彭波韦玮禹忠光学工程无线光通信工学硕士二四年五月学号姓名导师指导老师学科专业研究方向。

参考资料：

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