基于FPGA的多通道可见光通信系统的设计与实现

与传统的射频通信方式相比,可见光的频谱资源丰富,且具有较高的安全性。设计的多通道可见光通信系统分为发射端与接收端,基于Verilog HDL语言对发送端的通道分发模块、透传组帧模块、信道码块分割模块以及接收端的透传解帧模块、通道合并模块进行了详细设计,实现了最大支持16路数据同时收发的多通道可见光通信系统。为满足系统的高速通信,设计优化可见光通信的发射/接收系统电路,在发射端采用前级预加重电路,有效补偿了信道损失;在接收端采用由电阻和电容共同构成的T型放大电路来实现对衰减信号的补偿。最后,联合实验平台进行测试,结果表明设计的多通道可见光通信系统传输误码率不大于10-9,单通道传输速率不低于30 Mb/s,此研究有利于提高可见光通信系统的可靠性、高速性。     

具有温度补偿的光纤生物量浓度在线测量传感器

利用光能量的吸收和散射与生物量浓度之间的关系,建立了一种基于光纤回归反射能量衰减技术的生物量浓度在线测量方法。由于在生化反应过程中常伴随着生化产热以及环境温度的改变,从而给传感器测量带来误差。为了消除温度信号对测量结果带来的误差,通过在传感器单元中引入温度补偿臂,消除温度信号对待侧信号的影响。实验表明:该传感器实现了生物量浓度的在线测量;同时,通过引入温度补偿臂消除了温度变化对生物量浓度测量的影响,从而真正实现了生物量浓度的准确在线测量。     

基于增益反馈控制的水下移动光通信技术研究

在水下移动可见光通信系统中,当传输距离改变时,因水具有较大固有吸收,接收光功率会发生显著变化。文章提出了一种基于增益反馈控制(GFC)的水下移动可见光通信技术,拓展了通信距离和视场角(FOV)的动态范围。在移动速度为0.13 m/s条件下,实现了通信距离0.9~5.2 m任意可调速率5.0 Mbit/s、像素为800×600且帧率(FPS)不为零的实时双工视频传输。与没有使用GFC方法的系统相比,其通信距离和FOV的动态范围分别增长了5.3和2.8倍。为了进一步验证该系统的性能,文章还测试了不同移动速度下系统的平均闪烁指数、数据传输中断概率及误码率(BER)。在通信距离的动态范围内,随着移动速度增大,平均闪烁指数及BER相应增大,但即使移动速度达到系统可实现的最大速度0.83 m/s时,通信仍未中断,说明该系统具有良好的鲁棒性,在水下移动可见光通信领域具有良好的应用前景。