【摘 要】
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近些年来,越来越多通信领域的研究学者与行业专家参与到可见光通信(VLC)系统的研究与实现中。其中,尤以基于LED的VLC系统最为火热。VLC技术是以可见光作为信息载体,无需经过
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近些年来,越来越多通信领域的研究学者与行业专家参与到可见光通信(VLC)系统的研究与实现中。其中,尤以基于LED的VLC系统最为火热。VLC技术是以可见光作为信息载体,无需经过光纤等有线信道的传输,在自由空间中直接传输光信号的通信方式。此外,相较于射频通信与无线电通信而言,VLC具有绿色环保、对人体无害且频谱资源无需认证与申请等优点。因此,VLC也被视为与WiFi、蜂窝网络(3G、4G、5G)等通信技术交互融合、在物联网、智慧城市、交通运输等各个领域发挥重要作用的补充技术。目前,VLC的研究已经取得了一定的成果。在VLC系统的设计方面,已有许多国内外学者提出大量关于VLC离线方案,即采用PC电脑对信号的调制、优化与解调进行处理。而对于VLC在线系统却鲜有研究成果。因此,如何实现实时VLC系统成为近年来研究的热点与难点。另外,可单向VLC方式也使其在实际应用中失去了原本的优势。上述问题的解决对于VLC技术的应用与发展具有重大意义。本论文以国家自然科学基金等项目为依托,重点研究了 VLC在线系统的实现以及基于多幅值调制的三路高速A/D转换电路设计,并针对VLC上行链路的缺失提出并实现了实时半双工通信VLC系统方案,主要工作如下:第一,归纳了 VLC技术的现状,阐述了采用发光二极管(LED)的实时VLC系统的基本原理及实现方法。第二,测试分析了实验室现有的实时VLC系统性能,针对系统速率低、误码率较高的问题,提出并实现了通过A/D转换电路提高性能的方案。提高了信号判决的精确度,降低了系统误码率。第三,提出了一种采用LED代替光电探测器的实时VLC系统方案及相应的半双工通信机制,并进行了实验测试与分析。结果表明,该系统最大下行速率为2.6Mbit/s、最大上行通信链路速率为2.55Mbit/s。
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