紫外光语音通信实验系统的研究与设计

论文摘要

随着科学技术的不断进步,依托不同介质的通信系统都得到了不同程度的发展。目前常见的通信系统根据传播介质的不同大致分为两大类：一为依托射频的通信系统；二为依托红外或激光的通信系统。虽然这些通信系统发展比较成熟,应用也比较广泛,但是它们各自也存在一些缺点,例如射频通信容易被第三方截获,保密性不强,并且会受到电磁波的干扰；而红外和激光通信对收发方的位置要求非常严格,一般只能用于直线通信。紫外通信系统具有上述系统所没有的优点,特别是日盲区的紫外光通信系统。首先,在地球大气层中几乎没有波长低于290nm的紫外光,这样工作在波长290nm以内的紫外光通信系统将不会受到周围环境的影响,从而大大提高了通信系统的抗干扰能力；其次紫外线传播主要以散射方式,并且传播距离有限,所以紫外光通信系统只可以实现在局域范围内的通信,同时也不易被第三方所监听,具有较强的保密性。本文从紫外光大气传输特性、系统总体设计、硬件及软件设计等方面进行论述,主要包括了以下几点内容：系统方案的选择与规划,系统硬件部分的设计与实现,系统软件部分的思路分析与实现,系统的验证及存在问题分析与展望等。本系统以STM32微控制器为核心处理芯片,以CMX638为语音编解码芯片对语音进行处理,以光电倍增管MP922为紫外光接收器件,从紫外光大气模型分析出发,采用二进制频移键控2FSK调制方式,实现了点对点的语音信息传输。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 问题的提出与研究意义
• 1.2.1 问题的提出
• 1.2.2 研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本文研究目的和内容
• 第二章 紫外光散射传输特性
• 2.1 日盲紫外光的引出
• 2.2 紫外光大气传播特性
• 2.2.1 大气层结构
• 2.2.2 大气传输特性
• 2.3 本章小结
• 第三章 紫外光通信系统模型
• 3.1 引言
• 3.2 紫外光NLOS通信系统
• 3.3 紫外光通信系统架构
• 3.4 常用光调制技术
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统硬件设计
• 4.1 引言
• 4.2 紫外光源的比较
• 4.2.1 紫外激光器
• 4.2.2 紫外LD与LED
• 4.2.3 紫外光灯
• 4.3 紫外光调制电路
• 4.3.1 半桥谐振电路
• 4.3.2 电子镇流器芯片L6384工作原理
• 4.3.3 改善调制系统措施
• 4.4 光电转换
• 4.5 ARM Cortex-M3处理器STM32
• 4.5.1 ARM Cortex-M3
• 4.5.2 Cortex-M3特性分析
• 4.5.3 应用领域
• 4.5.4 STM32特点
• 4.6 语音处理芯片电路
• 4.7 本章小结
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 引言
• 5.2 STM32系列微控制器的开发工具
• 5.2.1 IAR开发环境
• 5.2.2 Keil开发环境
• 5.3 STM32固件库
• 5.4 软件设计
• 5.4.1 发送端软件设计
• 5.4.2 接收端软件设计
• 5.5 本章小结
• 第六章 系统总结与展望
• 6.1 系统实验
• 6.2 工作总结
• 6.3 后期展望
• 6.4 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读学位期间发表的学术论文