【摘 要】
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可见光通信技术作为一种新兴技术,其发展随着LED产业的发展而不断进步。可见光通信可以作水下通信的一项重要技术,现阶段的水下通信通常以声呐技术为基础,受限于声波本身的限制,声波传播延迟较大且速率较低,无法满足高速数据传输。可见光通信以传输速率高、链路延迟低等优点可以解决水下短距离的高速传输问题。本论文首先从光子器件出发,采用倒装工艺在商用蓝宝石基Ga N外延片上设计蓝光发光二极管,对该LED的制备流
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可见光通信技术作为一种新兴技术,其发展随着LED产业的发展而不断进步。可见光通信可以作水下通信的一项重要技术,现阶段的水下通信通常以声呐技术为基础,受限于声波本身的限制,声波传播延迟较大且速率较低,无法满足高速数据传输。可见光通信以传输速率高、链路延迟低等优点可以解决水下短距离的高速传输问题。本论文首先从光子器件出发,采用倒装工艺在商用蓝宝石基Ga N外延片上设计蓝光发光二极管,对该LED的制备流程进行简要叙述;对设计的发光二极管进行电学特性、光学特性以及通信性能等方面的测量,根据所得参数性能来选择合适的电路设计方案和相关芯片的选型;其次通过理论分析对比选择合适的调制方案,为了方便位同步以及降低系统设计的复杂度,本文选择2FSK调制技术方案,并将所设计的调制方案进行Matlab仿真,来验证所提出的调制解调算法能否实现和工作;采用Optisystem光学仿真软件搭建基于2FSK调制的可见光通信系统,通过仿真观察系统在传输时可能出现的问题并给出相应的解决办法;设计实现电压可自动调节的LED驱动电路;设计低噪声、高带宽的接收电路;采用FPGA作为系统的主控芯片来实现音频编解码芯片的驱动、数据信号的采集处理及2FSK调制解调并通过功能仿真验证代码功能是否满足设计需求;为了降低系统体积,通过合理的芯片选型与电路设计将整个系统电路设计在两块面积为5 cm x 5 cm的电路板上,从而设计实现了一款实时高效、小体积的可见光数字音频传输系统。本文经过数据测试表明,氮化镓LED支持8 Mbps的PRBS数据传输,基于该LED设计的系统在正常工作状态下单颗LED的功耗为210 m W,整个系统的最高工作电压为5 V,供电方式采用2～4节18650锂电池进行供电;同时当该系统以单颗LED当作发射源、音频采样速率为8 KHz、2FSK调制输出频率为500 KHz和1 MHz的方波时可以实现大气8 m,普通水槽70 cm以上的音频数据传输。
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