基于內(nèi)調(diào)制的紫外激光通信核心技術(shù)研究.pdf

1、紫外光通信由于其良好的保密性和抗干擾能力而日漸成為國(guó)內(nèi)外各研究機(jī)構(gòu)競(jìng)相開發(fā)的熱點(diǎn)。相比于可見光通信,紫外光通信除具有良好的保密性和抗干擾性之外,還可以實(shí)現(xiàn)非視距通信,具有很高的軍事應(yīng)用價(jià)值。
　　本文闡述了紫外光在大氣中傳播的吸收效應(yīng)和散射效應(yīng),重點(diǎn)分析了分子散射和氣溶膠散射這兩種可以使紫外光不沿直線傳播的物理原理。介紹了紫外光通信系統(tǒng)的整體架構(gòu),核心器件的選擇,算法的改進(jìn)和選擇等。最后搭建了一個(gè)通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)脈沖響應(yīng)、信噪

2、比和誤碼率等進(jìn)行了測(cè)試。
　　為了提高系統(tǒng)的通信距離,采用激光器作為紫外光源,可使通信距離增大至不小于300米的范圍。利用FPGA開發(fā)板作為信號(hào)的處理模塊,提高了信號(hào)的處理速度和可靠性。通信系統(tǒng)采用的調(diào)制算法是在傳統(tǒng)FSK調(diào)制基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的改進(jìn)而來(lái),改進(jìn)之后可增強(qiáng)系統(tǒng)魯棒性,有效降低誤碼率,通過采用高階調(diào)制(4FSK)提高通信速率。為了進(jìn)一步降低系統(tǒng)誤碼率,采用BCH信道編碼方法提高系統(tǒng)的糾錯(cuò)能力。
　　該通信系統(tǒng)中信號(hào)的

3、傳輸及處理流程為:二進(jìn)制信號(hào)由信源 PC機(jī)產(chǎn)生,發(fā)送至調(diào)制編碼模塊,調(diào)制編碼模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行信道編碼、調(diào)制輸出至發(fā)射源驅(qū)動(dòng)電路,發(fā)射源驅(qū)動(dòng)再將信號(hào)加載至發(fā)射源將攜帶信號(hào)的載波發(fā)送到無(wú)線信道中。載波接收模塊接收到無(wú)線信道中的載波信號(hào)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)到電平信號(hào)的轉(zhuǎn)換,再經(jīng)信號(hào)整形電路將電平信號(hào)濾波、放大后發(fā)送至解調(diào)解碼模塊中,解調(diào)解碼模塊將電平信號(hào)解調(diào)、解碼輸出至信宿模塊,將原來(lái)發(fā)送的信息顯示出來(lái),實(shí)現(xiàn)一個(gè)單工通信過程。
　　搭建了通信系統(tǒng)實(shí)

4、驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行了多次室內(nèi)外測(cè)試。首先測(cè)試了經(jīng)大氣散射吸收之后,接收到脈沖信號(hào)的半高寬度,由此得出在LOS模式下通信速率的上限為1.6Mbit/s,NLOS模式下的上限為14.3Mbit/s;之后測(cè)試了紫外信號(hào)的信噪比對(duì)激光發(fā)射仰角的依賴關(guān)系,發(fā)現(xiàn)白天發(fā)射仰角須小于0.02rad,夜晚發(fā)射仰角須小于0.27rad,這樣才能達(dá)到11dB的信噪比,保證通信質(zhì)量;最后測(cè)試了不同條件下的誤碼率,結(jié)果表明本通信系統(tǒng)最低誤碼率低于10-6,BCH編碼的