基于圆偏振光调制的led可见光通信系统的设计与实现

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1、分类号043学校代码10590UDC535密级公开深圳大学硕士学位论文基于圆偏振光调制的LED可见光通信系统的设计与实现学位申请人姓名樊小磊专业名称光学学院（系、所）电子科学与技术学院指导教师姓名赵晓锦副教授深圳大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文基于圆偏振光调制的LED可见光通信系统的设计与实现是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明

2、的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日基于圆偏振光调制的LED可见光通信系统的设计与实现摘要可见光通信(VisibleLightCommunication,VLC)是在LED发光光源基础上，利用LED所具备的快速调制性能，把通信数据信息搭载到LED上，通过控制LED的快速亮暗变化来传递通信数据。自2000年日本的研究人员首先提出可见光通信的概念以来，该项技术就迅速得到了广泛的研究与关注，成为了光通信领域的研究热点。目前，可见光通信技术仍处于实验室研发阶段，有少量的产品样机出现，但是受限于传输距离、传输速率以及受背景光干扰稳定性差等

3、一些关键技术因素，离大规模的量产还有一定的差距。本论文针对当前基于光强度调制的白光LED可见光通信技术中存在的背景光干扰严重的问题提出了基于圆偏振光调制的LED可见光通信方案，期望在缓解背景光干扰的同时实现低成本、低功耗的新型可见光通信方式。在自然界里，由于光圆偏振状态所占的比例非常低，所以在传输信道中使用圆偏振光来调制信号，能够较好地降低背景光的干扰。本论文的主要研究内容如下：1、对传统的可见光通信系统进行了全面分析和重新设计，搭建所设计的基于圆偏振光调制的LED可见光通信实验系统硬件平台，具体分为发射端电路部分、传输信道光学部分和接收端

4、电路部分。首先通过Multisim软件对上述电路部分作了理论仿真；然后根据仿真反馈的结果搭建了新型的信号发射接收电路；最后，对所实现的电路进行了全面的测试和分析。在电路仿真和实验测量结果方面，发射端LED控制电路实现了5Mbit/s的信号发送速度，在接收端，因为所用PD光电探测器以及运放性能的局限性，测得的接收速度为1Mbit/s,所以整个VLC实验系统的传输速度为1Mbit/s。在电路改进方案中，我们使用美国德州仪器公司的高速运算放大器THS3202D进行了设计和仿真，电路的响应速度可以达到20Mbit/s。2、对所提出VLC实验系统中的

5、光学部分进行了详细的原理分析与计算；基于偏振光学基本原理，利用Stokes向量与Mueller矩阵对圆偏振光的调制与解调进行了理论计算。由于在实际应用中，接收端通常是嵌入到移动终端里面的，所以需要很小的体积甚至是集成到系统芯片（SOC）中。本论文针对所提出的VLC系统接收端的特点，设计了I基于圆偏振光调制的LED可见光通信系统的设计与实现可以消色差的双层微四分之一波长相位延迟器（MQWR），并通过Matlab对该MQWR相关参数进行了优化计算。与传统的单层零阶四分之一波长相位延迟器相比，所提结构极大地提高了传统单层零阶结构的消色差性能。在可

6、见光的400nm-700nm波长范围之间，所提MQWR的相位延迟量变化范围约为0.24-0.26，而对应的传统单层零阶结构的QWR的相位延迟量约为0.2-0.35。可以看出，其消色差性能明显提高。关键词：可见光通信；圆偏振光调制；白光LED；相位延迟器IIThedesignandrealizeofLEDvisiblelightcommunicationsystembasedoncircularlypolarizedlightmodulationAbstractVisibleLightCommunication(VLC),whichusesL

7、EDasthelightsource,takesgreatadvantagesofLED’srapidmodulationperformance.ByembeddingthecommunicationdatainformationintoLED,thecommunicationprocesscanberealizedthroughthealternativelyswitchingbetweentheLED’sbrightstateanddarkstate.Since2000whentheJapaneseresearchersproposed

8、theconceptofvisiblelightcommunication,thistechnologyisdevelopedrapidlyandhasbecomearesear