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可见光通信(Visible Light Communication,VLC)以可见光作为通信载体,大气作为传输介质,与传统的无线射频通信相比它有通信容量大、抗电磁干扰能力强、无需频谱认证、保密性强等显著优势。随着近些年LED工艺的进步,其电光效率高、体积小、寿命长、响应快等特性使得可见光通信也进入了一段蓬勃发展期。作为可见光通信主要发展方向之一,室外可见光通信的最大通信距离已经达到了 10km以上,最大通信速率也已经达到150kbps以上。然而这些系统大都采用强度调制/直接检测(IM/DD)的方式,其中最常见的就是OOK调制和PPM,采用带载波的调制方式的例子在实际实现中较为少见。在远距离可见光通信中信道衰减严重,背景噪声大,由此导致接收端信号弱,信噪比很小。各种调制方式占用带宽不同,达到相同误码率所需的信噪比也不同。在相同通信条件下所需发射功率越小,可视作该调制方式越优秀。本文对信道衰减和噪声功率进行分析实测,通过对比选择2PSK作为调制方式,并设计出调制解调方案,最终在单片机上实现2PSK调制解调功能。论文的主要工作如下:1.从大气衰减,几何衰减,光学衰减三个方面对信道衰减进行了分析和计算。大气衰减主要由大气吸收、散射和湍流引起;几何衰减由光束的发散性,接收透镜的有限面积引起;光学衰减与系统采用的光学器件相关。通过仿真计算得,当通信距离为10km,发射端半功率角为5°,采用50mm焦距、0.95光圈的接收透镜,大气透射率为0.8T时,信道衰减为106.37dB。2.实测噪声功率谱,确定通信频段并选出在相同通信条件下所需发射功率最小的调制方式。分析噪声功率谱,选择通信载频为250kHz。利用光电转换电路对背景光噪声与电路噪声的功率进行测量。再根据信道衰减估算接收端的信号功率,从而得到接收端信噪比。对比几种调制方式得知,2PSK达到10-5的误码率所需发射功率最小。3.设计2PSK的调制解调方案。分析背景光噪声功率谱,选取通信频段。利用直接数字频率合成实现2PSK调制,并参照2PSK相关解调设计了解调方案。提出了一种新的位同步算法,并设计了一款带通滤波器,最后在载波频率为250kHz,通信速率为5kbps时对此方案进行了误码率仿真。4.参照设计方案,在电路上实现了可见光通信系统中的2PSK调制解调。实验电路采用STM32F446作为主要控制计算芯片,控制AD9837芯片实现调制功能,控制ADS8866对接收信号采样。然后对采样数据进行滤波、载波恢复、位同步、积分判决等计算操作,实现解调。当传输速率为5kbps,2PSK两种符号交替出现时,能准确解调,交替输出高低电平。最终,控制MAX3232芯片进行电路与电脑的串口通信实现数据收发。