基于紫外的无线光通信数字滤波与扩频技术研究

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无线光通信是近年来兴起的无线通信与光通信结合的前沿交叉学科,其中基于紫外的无线光通信因其独特的散射传播特性而在短距离准视距甚至非视距通信方向受到越来越多的关注。紫外无线光通信通常利用紫外日盲波段,是对常规通信方式的补充,相对于其他无线通信方式,紫外光通信具有保密性好、背景干扰小等特点,可应用于需要保密通信的场合,因此具有重要的研究价值。紫外无线光通信技术研究起步较晚,仍处于快速发展阶段,尚有一些核心技术问题有待解决。国内研究目前多集中于信道仿真理论模型的建立以及提高紫外无线光通信系统性能方法等方面,已取得了定成果。紫外信道损耗非常大,因此通常接收端所能接到的光信号非常微弱,若在有带外杂光以及电路噪声干扰的情况下进行通信,则需要采用去噪声、抗干扰技术以提高通信系统的性能,所以紫外无线通信系统的探测端噪声、数字滤波去噪方法、紫外扩频通信方案等研究具有重要意义。紫外光电转换器件作为接收端核心器件,其噪声性能对紫外光通信系统性能具有重要影响。论文归纳总结了几种常见紫外光电探测器的噪声因素,并进行了实测分析。为了降低各类噪声对紫外通信系统性能的影响,论文设计实现并验证了均值滤波和中值滤波两种滤波方法,在此基础上设计并实现了针对紫外通信特性的自适应滤波方法,通过实验测试,该方案在室外噪声干扰下,可以有效提高紫外通信系统信噪比达8dB。为了提高紫外通信系统的抗多径衰落和抗干扰能力,论文提出了将扩频技术应用于紫外通信系统的方案,并进行了理论分析和系统仿真,设计实现了OOK(On-Off Keying)、7-SIK(Sequence Inversion Keying,SIK)、63-SIK调制下的紫外扩频通信实验系统,实测结果表明该方案能够有效提高紫外通信系统的误码率性能。由于受限于实验室器件的影响,实验室搭建的紫外通信系统距离通常较短,通过对基于蒙特卡罗紫外通信信道模型的分析和对实际噪声环境的测量,论文对紫外通信距离进行了理论推算。
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