引用本文:
王鹏晖,汪井源,李建华,等:基于低压汞灯的紫外光通信多进制调制系统实验[J]. 光通信技术,2019,43(8):21-24.
王鹏晖1,汪井源2,李建华2,刘学治1,韦 玮1*
(1. 南京邮电大学 电子与光学工程学院、微电子学院,南京210023; 2. 中国人民解放军陆军工程大学 通信工程学院,南京 210007)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:针对当前日盲紫外光通信中低压汞灯采用二进制频移键控(2FSK)调制传输速率低的问题,提出了一种利用多进制频移键控(MFSK)对低压汞灯调制的方案。探测器采用紫外增强型雪崩光电二极管(APD),实验系统采用四进制频移键控调制低压汞灯,每个码元传输2比特的信息,实现低压汞灯最大调制速率为15 kHz,最大传输速率达到30 kb/s,较二进制频移键控调制成倍地提高了低压汞灯的传输速率。
关键词:日盲紫外;低压汞灯;多进制调制;频移键控;雪崩光电二极管
中图分类号:TN23 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2019)08-0021-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.08.005
0 引言
紫外光通信系统主要由发射端、信道和接收端组成,其中紫外发射光源主要有低压汞灯、紫外发光二极管(UV-LED)。早在20世纪80年代,低压汞灯作为光源就已被广泛采用,美国Naval Ocean System Center的M. Geller等人采用功率为25 W的2个水银放电灯作为发射光源,探测器采用前端加装紫外滤光片的光电倍增管,通信速率最高达到2.4 kb/s[1]。2001年,美国通用电气公司以低压汞灯为光源,为美国海军成功研制了一套视距紫外光通信系统并装备海军部队,通信速率达到4.8 kb/s,误码率为10-6 [2,3],通信距离达到2 km。2008年,国内重庆大学采用二进制频移键控(2FSK)调制方式,低压汞灯为光源,在100 m范围内实现了速率为4.8 kb/s的语音通信系统;次年,通信速率提高到9.6 kb/s,误码率小于10-5 [4]。随后,紫外激光器在紫外光通信中被广泛研究,重庆大学采用紫外激光器实现室外10 m、传输速率为2.4 kb/s的通信[4]。进入21世纪以来,随着发光二极管(LED)的快速发展,利用紫外LED光源开展日盲紫外光通信引起众多学者的关注。2012年,西安理工大学赵太飞团队采用多个365 nm的紫外LED作为光源,在170 m范围内实现了速率为115 kb/s的通信系统[5]。2014年,中科院上海技物所汤心溢等人采用紫外LED和光电倍增管(PMT)探测器设计了一套通信速率为2.4 kb/s的紫外光语音通信系统[6]。
然而,由于紫外激光器体积和重量较大,不便携带;而日盲紫外LED光功率小(仅为毫瓦级,目前市售单个265 nm紫外LED的光功率为1 mW,280 nm的光功率为3 mW),无法满足当前机载及无人机组编队在日盲紫外光通信的要求。因此,采用低压汞灯作为光源用于日盲紫外光通信的方案又被再次提出。目前,低压汞灯具有光功率大、体积小、重量轻和价格低等优点,其缺点是传输速率较低。为了解决传输速率较低的问题,本文提出采用多进制频移键控(MFSK)调制的方案提高传输速率。
5 结束语
本文提出了一种四进制频移键控调制低压汞灯的方法,搭建了低压汞灯实验通信系统,给出了调制端与解调端设计方案,采用低压汞灯发射光源,保证了光源功率可以到达瓦级。采用码元携带信息量较大的4FSK调制方式对低压汞灯进行调制,最终提高了系统数据传输速率,通过实验室内、走廊和室外等多场景性能测试,最大调制速率达到15 kHz,系统数据传输速率达到30 kb/s,高于目前文献报道的10 kb/s,为日盲紫外光通信系统提供了一种新的调制方案。