發(fā)布時間：2018-04-01 05:09

  本文選題：相干光　切入點：擴散片　出處：《東南大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,人們對于無線通信帶寬的要求越來越高,與此相對的是無線頻譜資源越來越稀缺。光通信具有容量大、速率高、與光纖兼容性好的特點,而相干光通信相比強度調(diào)制/直接檢測(Intensity modulation with direct detection,IM/DD)方式的可見光又具有更高的頻譜效率和更寬的信道帶寬,近年來逐漸引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。本文對相干光通信技術(shù)進行了研究,設(shè)計并實現(xiàn)了一個基于近紅外激光的室內(nèi)相干光無線通信系統(tǒng)。首先,本文對相干光通信中的關(guān)鍵器件進行調(diào)研,基于收發(fā)端的關(guān)鍵器件的數(shù)學(xué)模型對系統(tǒng)性能進行推導(dǎo),理論上論證了通過擴散片在接收機附近產(chǎn)生信號光斑,從而實現(xiàn)室內(nèi)相干光無線通信的可行性。然后,本文基于已有的光纖通信和無線通信技術(shù),針對室內(nèi)相干光無線通信系統(tǒng),設(shè)計并實現(xiàn)了一套數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing,DSP)算法流程。通過全數(shù)字手段主要修復(fù)了信號的正交不平衡損傷、定時誤差、頻率偏移和相位噪聲。接著,本文搭建并實現(xiàn)了相干光無線通信平臺。通過對實驗平臺指標(biāo)和器件性能參數(shù)的分析,選取合適的設(shè)備和器件,并自主設(shè)計實現(xiàn)了激光器控制接口、光電二極管(Photodiodes,PD)信號放大電路等器件的外圍電路。最后,本文對搭建的硬件平臺進行了調(diào)試以及測試分析。測試內(nèi)容包括光路中各個節(jié)點的光功率以及光譜、接收端時域信號波形、系統(tǒng)傳輸速率與誤比特率等。通過多組實驗數(shù)據(jù)得到系統(tǒng)運行在不同的通信速率下誤比特率與光信噪比的關(guān)系。測試結(jié)果表明,系統(tǒng)在1m的通信距離上,采用20Gbps的通信速率,光信噪比大于13dB時,系統(tǒng)誤比特率能夠達到10-5,光信噪比大于9dB時,系統(tǒng)能夠通過使用前向糾錯碼實現(xiàn)無誤碼傳輸。
[Abstract]:With the development of Internet of things and Internet of things, the requirement of wireless communication bandwidth is becoming higher and higher, and the wireless spectrum resource is becoming more and more scarce.Optical communication has the characteristics of large capacity, high rate and good compatibility with optical fiber. Compared with coherent optical communication, the visible light of intensity modulation / direct detection of intensity modulation with direct detection / IM-DDD has higher spectral efficiency and wider channel bandwidth than coherent optical communication.In recent years, it has gradually attracted the attention of academia and industry.In this paper, the coherent optical communication technology is studied, and an indoor coherent optical wireless communication system based on near infrared laser is designed and implemented.Firstly, this paper investigates the key devices in coherent optical communication, deduces the performance of the system based on the mathematical model of the key devices at the transceiver, and proves theoretically that the signal spot is produced near the receiver by the diffusion chip.Thus, the feasibility of indoor coherent optical wireless communication is realized.Then, based on the existing optical fiber communication and wireless communication technology, a digital signal processing Signal processing algorithm is designed and implemented for the indoor coherent optical wireless communication system.The orthogonal unbalance damage, timing error, frequency offset and phase noise of the signal are repaired by all-digital means.Then, the coherent optical wireless communication platform is built and implemented.Based on the analysis of the experimental platform and the performance parameters of the device, the suitable equipments and devices are selected, and the peripheral circuits of the laser control interface, photodiode photodiode photodiode (PDD) signal amplification circuit and so on are designed and realized.Finally, the hardware platform is debugged and tested.The measurement includes the optical power and spectrum of each node in the optical path, the time domain signal waveform of the receiver, the transmission rate of the system and the bit error rate.The relationship between bit error rate (BER) and optical signal-to-noise ratio (SNR) of the system at different communication rates is obtained from multiple sets of experimental data.The test results show that the BER of the system can reach 10-5 when the optical signal-to-noise ratio is larger than 13dB at the communication distance of 1m. When the optical signal-to-noise ratio is larger than 9dB, the system can realize the error-free transmission by using forward error correction code.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN929.1

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本文編號：1694099