基于可见光的数字语音信号收发信机的设计开题报告

全文总字数：2726字

1. 研究目的与意义

led灯最为主要的新型照明工具，因其较高的灵敏度，可以用于光通信系统。

本论文为了研究与验证led室内可见光语音通信系统的收发性能与传输距离，融入反射光的影响因素，设计与实现了led可见光语音单向通信系统的收发电路。

近几年led产业蓬勃发展，led由于具有常规照明无可比拟的绿色，节能等

2. 国内外研究现状分析

国外：可见光通信的起源最早可以追溯到19世纪70年代，当时Alexander Graham Bell提出采用可见光为媒介进行通信。近几年，被誉为绿色照明的半导体（LED）照明技术发展迅猛，利用半导体（LED）器件高速点灭的发光响应特性，将信号调制到LED可见光上进行传输，使可见光通信与LED照明相结合构建出LED照明和通信两用基站灯，可见光通信提供一种全新的宽带接入方式。LED可见光通信可以分成室外通信和室内通信两类。室外可见光无线通信技术目前主要应用在智能交通系统中，香港大学GPang等人提出了利用交通指示灯为车辆传输语音广播信号，将语音信号通过OOK调制加至LED光源，实现了低速的无线LED可见光传输。日本KEIO大学Kitano等人分析了在不同的接收方向角和视场角下信噪比的好坏，以及在一定误码率下信噪比和接收数据率的关系，认为LED可见光公路照明通信系统优于红外公路交通通信系统。中川研究室的研究人员在2003年提出了LED公路照明通信系统。室内LED可见光无线通信技术主要应用在室内无线宽带接入网中，日本KEIO大学的Tanaka等人和SONY计算机科学研究所的Haruyama提出了利用LED照明灯作为通信基站进行信息无线传输的室内通信系统。他们以室内光传输信道为传输模型，将信道分为直接信道和反射信道两部分，以强度调制直接检测为光调制形式进行了建模仿真，获得了数据率、误码率以及接收功率等之间的关系，认为传送数据率在10Mbps以下的系统是可行的，码间干扰和多径效应是影响系统性能的两大因素。2000年中川研究室的研究人员就基于室内白光LED通信光源的可见光通信系统的信道进行了初步的数学分析和模拟计算，分析了白光LED照明灯用于室内照明用途的同时作为通信光源的可能性。2003年，中川研究室针对VLC的前期研究做了总结，对以下关键技术做了综述：照明光源的选取、布局；调制、解调体制；信源编码方式。

国内：可见光通信技术的研究在国内起步较晚，这个概念最早是由西安理工大学的丁德强、何熙政在2006年4月引入的。同年7月，暨南大学的胡国永、陈长缨等人分析了VLC通信链路中相关参数对通信性能的影响。2007年，丁德强研究小组又对可见光通信中的LED阵列布局问题进行了深入的研究，分析了接收光功率与光源布局的关系。此后，国内关于可见光通信技术研究的论文逐渐增多。

3. 研究的基本内容与计划

可见光具有调制特性良好的优点，可以使可见光光源在照明的同时传输语音信号，本设计采用发射端利用三极管将音频信号放大驱动led发光，led的发光强度受音频的调制，接收端利用光敏二极管接收调制信号，功率放大器进行功率放大，最后将音频信号输出，实现无失真音频传输。

发射机要求输入模拟语音信号，由麦克风采集音频模拟信号，经放大器，到由单片机1控制的a/d转换后得到数字信号，再由单片机控制led驱动电路将电信号调制到 led 光源发出的光上，实现电/光转换。

在接收端利用光敏二极管的光电转换特性，接收光信号并转换为电信号后用前置放大器进行初步放大，再经过比较器后送至单片机所控制的d/a转换器进行数字信号向模拟信号的转换。

4. 研究创新点

led可见光通信技术与其他无线传统通信方式相比较，优点如下：

（1）可见光通信技术采用了led照明光源作为光信号发射机，因此只要光照的地方均能实现信号覆盖进行通信，没有通信死角，而且接入方便快捷。

（2）信号发射源发射功率可以很高。由于传统的射频通信存在电磁辐射对人体有害，发射功率受到一定的限制，不可以做的很高。其他的无线光通信，例如红外激光等，也存在同样的原因，发射功率一般很低，这样在一定程序上限制了系统的性能。可见光通信技术，由于利用了照明光源，因此一般情况下不需要限制发射功率，这样发射功率就可以提高。