空间光通信视音频同步无线传输技术研究

设计并演示一个可实现视音频信号同步无线传输的自由空间光通信系统。该系统包括信号发生、调制和接收模块。对由信号发生模块输出的视音频信号进行时分复用(TDM),复用信号以电信号形式作用于声光调制器(AOM)并将其加载于入射到AOM的激光束上,AOM输出调制光信号,最后接收模块还原出视音频信号。整个通信系统带宽为6.7 MHz,通过电-光-电转换过程,将时分复用和声光调制相结合实现了视音频信号同步无线传输。本系统针对具体工作环境,自建核心电路:时分复用/解复用电路和输出光端机电路,采用单片机调控输出信号质量。实验证明该系统具备成本低廉、实用性强和灵活性高等优点,为监控系统、应急通信等应用场合提供一种简易有效的视音频信号同步无线传输方案。     

BPSK‒QPSK和QPSK‒16QAM的光调制格式转换

信号在调制方式不同的系统之间传输时,需要对信号调制格式进行转换,而调制格式转换通常在电信号上进行,要将光信号恢复成电信号。在电信号上进行调制格式转换后,再经电光调制器变换成光信号发射。频繁的光电或电光转换通常会增加系统成本,针对该问题,提出了利用相干叠加在光域上实现二进制相移键控(BPSK)到正交相移键控(QPSK)以及QPSK到正交幅度调制(16QAM)的调制格式转换的方法。实验通过Optisystem软件对转换模型进行仿真,采用10 Gpbs伪随机信号作为测试信源,通过星座图观测出信号成功转换为QPSK和16QAM;并在不同光信噪比、光源线宽和信号功率下对转换模型与直接QPSK、16QAM传输模型进行误码分析对比,在相同条件下转换模型和直接传输的误码率高度保持一致,表明这种调制格式转换方法具有较高的稳定性和准确性,能够适用于不同系统间的信号传输。     

基于激光的航空发动机转子部件参数非接触传输系统

为满足航空发动机转子参数的高速实时采集需求,设计了一种基于无线激光的航空发动机转子部件参数的非接触传输系统。系统通过转子端采集模块将发动机转子参数,如温度与压力信号等,编码后组成标准以太网帧并通过激光发射出去,在接收端通过光电转换接收数据后对数据进行解串,再通过以太网口上传给上位机接收程序对采集到的参数信号进行解析。本设计采用激光通信技术,通信速率可达到100Mbps,为航空发动机非接触参数传输提供了一种可靠的方法。     

基于嵌入式技术的超低功耗红外光通信系统设计

为了解决红外光通信存在传输方向单一和消耗功率高问题,设计基于嵌入式技术的超低功耗红外光通信系统,系统单片机使用改进型STM32,将超低功耗红外发射装置嵌入到红外光通信系统中,该装置通过固定载波频率将输入音频信号,通过发送校准模式和音频传输模式调制为高频方波信号后,采用红外光管向外发射信号,并在电路中增加功率负载电流实现限流,降低红外光发射电路功耗。红外接收装置通过共射级放大电路接收信号,采用脉冲宽度调制(PWM)调制信号,实现信号高质量、低功率传输。红外通信模块实现红外发射装置和接收装置间信号的双向传输。系统采用保护驱动模式、中断模式与用户模式的红外通信协议栈,最大程度降低系统通信能耗,提高系统通信效率。实验结果表明:该系统能够实现信号和温度信号的有效传输,在休眠和正常运行时的功耗均较低,误码率低,是一种功率消耗低、通信质量高的红外光通信系统。     

基于SystemView的2FSK调制解调系统的仿真设计与分析

SystemView是一种适用于通信系统设计与仿真分析的软件工具,可以对通信系统的工作过程进行实时仿真分析。本文采用SystemView构建2FSK调制解调仿真系统。通过使用SystemView分析窗口观察信号的波形和频谱,我们能直接观测到信号在传输过程中的波形和频谱的变化,这有助于我们更深刻地理解2FSK调制解调系统的工作原理和各个设备的功能。     

前景广阔的传真通信

传真通信是利用扫描技术在一定距离上传输固定图象的电报系统,它可以准确地、原样地传送文件、稿件、象片、图表、报纸样张等书面信息。传真通信的原理是:在发送端首先进行图象分解,将待发送的图象分解成很多的微小单元(称象元、象素或象点),并依照一定的顺序,将这些单元转变成电信号,这些电信号的幅度与所发送的单元亮度成比例。然后将这些电信号经放大调制等处理后,通过传输系统传送到接收端,在接收端将接收到的电信号加     

一种2ASK的水下光通信系统研究

为解决水下声通信的通信速率低,无线电波通信的通信距离短等问题,设计并实现了一种2ASK的水下光通信系统。该水下光通信系统使用2ASK二分键控调制方式进行调制,从而实现一定距离上的高速信号传输。在模型测试中,系统使用小功率蓝光LED进行信号传输,并在接收端处接收到发送信号,从而验证了使用2ASK进行水下光通信的可行性,并通过测试其误码率、信噪比等通信系统的关键参数,为使用BPSK,OFDM等技术的水下光通信系统提供重要参考。     

基于DSP的音频信号压缩通信系统的设计与实现

针对数据采集系统中语音传输受传输距离、成本等方面限制的问题,设计了一种低成本的语音信号压缩实时通信系统。采用模块化的方法进行硬件设计,通过将精简的TCP/IP协议移植到以太网控制芯片中来实现局域网通信,在DSP上优化实现了G.723.1语音编码算法,编码后的语音数据通过socket传送到PC端,PC端接收解码并实时播放。实验结果表明在语音质量略有退化的情况下,算法复杂度降低了,系统实现了语音信号远距离的实时传输。     

重32井区接转站远程集中监控系统解决方案

为了提高油田生产的自动化程度,保障安全,降低运行成本,设计出一种接转站远程集中监控系统。该系统利用光纤通信技术实现监控信息的远程传输和集中监控。在接转站,电信号转换为光信号通过光缆传输到监控中心,同时把接收的光信号转换为电信号对设备进行控制;在监控中心,将接收的光信号转换为电信号在中心监控系统中处理,同时把控制信号转换为光信号传输至接转站。该系统实施后,实现了接转站无人值守,节约了运行成本,提高了油田生产的安全性,使得油田生产综合效益明显提高。     

远程心电监测系统的研究与设计

通过对远程心电监测技术的研究,设计了以MSP430单片机为控制核心的远程心电监测系统。该系统将采集到的患者的心电信号进行放大滤波处理,并将处理好的信号通过GPRS无线传输模块发送至医院监护中心,由监护中心对接收到的心电信号进行诊断和分类存储,从而实现了心电信号的实时采集和远程传输,具有便携、低功耗、实时、智能化等特点。     

利用超连续谱激光实现自由空间光通信

超连续谱光源具有丰富的带宽,是信号载体的优秀候选者。设计并搭建了利用超连续谱光源的空间无线光通信系统,讨论了超连续谱产生的条件以及输出光斑直径不同位置下的光谱。采用了电光调制方式对超连续谱光源进行调制,通过比较输入与输出的数字方波信号证明了电光调制进行超连续谱空间光通信的可行性。成功利用该系统演示了对原始图像信号的采集和显示,最后通过对接收端信号的整形放大恢复出了原始信号,实现了图像信号在4 m范围内的传输。实验结果表明:将超连续谱作为光信号载体,在空间大气信道条件下可以实现对图像信号进行无线传输。     

面向航空骨干网的大型无人机光通信技术应用

目前,航空骨干网络各平台间采用射频技术,存在传输速率较低、频带资源受限、易受电磁干扰等不足,难以满足航空安全、作战指挥等军事和民用领域对航空数据安全高速传输的要求。而光通信在航空信息高速可靠传输方面具有显著优势,具有超高速率、超大带宽、抗干扰能力强、保密性好等优点。为进一步提高航空骨干网络机间无线通信能力,立足于大型无人机在航空领域的具体应用和机载光通信技术的发展,首先在分析总结国内外机载光通信关键技术的研究现状、已进行试验情况的基础上,针对大型无人机作为骨干网移动中继在当前航空领域的应用场景做出了设想与描述;然后对航空大型无人机机载光通信的需求进行了深入分析;最后系统总结了航空大型无人机激光通信的关键技术、未来发展趋势等。这为机载光通信技术在当前航空领域大型无人机上的应用与发展提供了一定的理论借鉴与依据。     

空间激光通信网络中的全光相位再生技术

围绕空间激光通信网络中高速数据多跳传输应用需求,针对相位调制激光链路经过空间长距离传输后信号质量劣化的问题,研究了基于相位敏感四波混频参量效应实现二进制相位调制高速激光信号的全光相位再生技术。利用Matlab软件数值分析了全光相位再生系统的影响因素,并基于OptiSystem仿真平台搭建了全光相位再生系统。结合高轨-地面站空间激光通信系统链路预算,对速率为10 Gbit/s的DPSK信号光经背靠背、相位噪声劣化以及劣化后全光相位再生处理三种传输场景进了对比分析。模拟仿真结果与数值分析结果均表明,与劣化后未经再生处理的系统相比,全光相位再生处理后的系统误码率平均优化4个数量级,信噪比提升约3 dB,表明该空间激光通信全光相位再生技术可实现相位调制信号的全光相位再生,能够有效提升空间相干激光通信系统的性能,可以应用于空间高速激光通信网络中继节点处的全光数据中继等方向。     

An Optical Communication System Using Envelope Modulation

A wide-band optical communication system that modulates the envelope of the carrier of a high-speed optical pulse having no relation to the PCM signals, was developed. This optical pulse is supplied from a He-Ne gas laser oscillator that is controlled to generate a single transversal mode. The transmission bit rate of this optical communication system is 123 Mbits/s, and this system has a transmission capacity of three monochrome video signals, three program signals, and one channel of 48-kHz high-speed facsimile signal or one National Television System Commission (NTSC) color TV signal and one program signal. When this optical communication system is used to propagate through the atmosphere for a distance of 2-3 km, reliability is expected to be 99 percent.     

High-speed, burst-mode, packet-capable optical receiver andinstantaneous clock recovery for optical bus operation

This paper describes an enhanced performance version of a high-speed burst-mode compatible optical receiver and its application to 622-Mb/s optical bus operation in conjunction with an instantaneous clock recovery scheme. The receiver is fabricated in a 12 GHz f_t silicon bipolar technology and consists of a differential transimpedance amplifier with an auto-threshold level controller and a high-speed quantizer. Using an InGaAs avalanche photodiode, the typical burst mode sensitivity is around -34 dBm (10^-9 BER) at bit rates up to 1.5 Gb/s with a dynamic range of 26 db for both pseudorandom and burst signals. The results using a laser beam modulated by a high-speed external modulator indicate that the receiver can be operated at bit rates higher than 2 Gb/s. With a worst-case self-resetting time <50 ns for the threshold control circuit, the receiver is usable for optical packet communication where data signals with varying optical power are employed. This receiver was demonstrated in a 622-Mb/s optical bus application where the clock signal was recovered from the packet data signal using a novel high-speed CMOS instantaneous clock recovery IC     

A novel scheme to generate multiband millimeter wave signals for 40 GHz full duplex radio-over-fiber system

This paper proposes a new scheme to generate frequency-diversity binary phase shift keying (BPSK) signals for radio-over-fiber (RoF) system. As is well known, the frequency diversity technology has the anti frequency selective fading characteristic and RoF system is a practical solution to increase the capacity and mobility of future-proof contents delivery and serve both fixed and mobile users. In this paper, our proposal can generate 20 GHz and 40 GHz millimeter-wave (mm-wave) signals simultaneously with the data rate of 1.25 Gbit/s employing only one electrical optical phase modulator (EOPM) and one Mach-Zehnder modulator (MZM) at the central station. With one additional MZM at the base station, the full duplex transmission can be accomplished. As the downstream data is phase modulated, the optical signal can be re-used to load the upstream data and no laser diode (LD) is needed at the base station, which simplify the structure of the base station. The 20 GHz electrical carrier is also generated which can be used to demodulate the BPSK signal. The whole scheme can be used in the future duplex RoF system.     

Millimeter‐wave signal generation and transmission to multiple radio access units by employing nonlinearity of the optical link

Fifth‐generation communication demands seamless multi–giga‐bit per second data transmission in its small‐sized ultradense cells. The congestion‐free millimeter‐wave spectrum is the best option to be utilized for high data rate transmission. Generation and transmission of millimeter‐wave signals in the electrical domain is challenging mainly owing to bandwidth limitation of electronic components. Therefore, optical generation and transmission of these high‐frequency signals are a feasible option. In this work, we propose all‐optical millimeter‐wave signal generation and transmission in a centralized radio‐over‐fiber architecture. The proposed architecture performs all the major optical signal processing tasks at the central unit by eliminating the requirement of light sources and local oscillators at the multiple radio access units. Therefore, a potentially simplified and cost‐effective solution for fifth‐generation mobile networks is demonstrated through simulation results. Nonlinearity of the Mach‐Zehnder modulator and of a highly nonlinear dispersion‐shifted fiber is exploited to generate coherent optical carriers from a single centralized laser source instead of several separate laser sources. The coherent optical carriers are used to perform remote heterodyne detection at the radio access units and at the central unit to generate millimeter‐wave signals. Each of the four radio access units receives data from the central unit at a rate of 512 Mbps over two subcarrier multiplexed signals. Each of the radio access unit transmits the uplink data received from the mobile units at a rate of 128 Mbps and centered at a frequency of 25 GHz. It has been demonstrated through simulations that the proposed system gives acceptable bit error rate results.     

基于DFB-EAM的40Gbit/s可集成光网络单元全双工测试

为了兼顾用户端光网络单元的特点和传输速率, 在接收端采用可集成化的相干检测方案替代传统的直接检测方案, 分析了电吸收调制器的偏压特性, 搭建了速率为40Gbit/s的5km双向接入网通信系统, 对以分布式反馈激光器和电吸收调制器为上行发射机的可集成光网络单元进行了传输测试。结果表明, 在直接检测方案前向纠错(FEC)下, 双向传输下行信号接收灵敏度和上行信号接收灵敏度分别达到了-18.31dBm和-17.94dBm; 在相干检测方案FEC下, 双向传输下行信号接收灵敏度和上行信号接收灵敏度分别达到了-32.51dBm和-29.76dBm。相干检测方案的上行和下行接收灵敏度相较于直接检测分别有14.20dB和11.82dB的提升。该研究为未来用户端光网络单元提供了一种高速率可大规模部署的集成化方案。     

基于PXIE总线的高速CCD数字图像采集系统设计

为实现高速电容耦合器件（CCD）数字图像采集传榆,提出一种基于PXIE总线和CameraLink协议的高速图像采集系统设计方案。设计了CameraLink硬件接口电路,实现了视频数据信号的接口设计、控制信号的接12设计、串行通信信号接口设计;同时采用Xilinx公司的Virtex-5LX50T型FPGA作为PXIE传输控制器,并对IP核进行了开发,减少了外围电路设计难度。创新性地运用直接内存访问的工作方式对PXIE传输速度进行优化。实验结果表明,PXIE配置为8通道时,读取数据速率达到1504MB／s,写入速率达到了1490MB／s,可以满足高速CCD数据的传输要求。     

基于聚合物光纤局域网系统的自由空间光通信

设计了与125 Mbps聚合物光纤局域网兼容的自由空间光通信系统,以实现楼宇间的数据通信,克服聚合物光纤传输距离较短的缺点.自由空间光通信包括发射和接收两个部分,发射部分由650 nm半导体激光器,驱动电路和准直扩束镜组成,接收部分由接收透镜和光电探测器组成.半导体激光器的调制发射功率为3 dBm,光电探测器的探测灵敏度为-27 dBm.分析了大气对光信号的衰减以及大气湍流造成的光斑抖动对通信的影响,记录了系统的信号传输波形和通信眼图.实验表明,自由空间光通信可以延长聚合物光纤局域网的通信距离,使其在实际工程中的应用更加灵活.