视频传输通过光学无线通信

S.Ramesh¹,D.Suresh¹,一个。SyedAlthaf侯赛因¹,D.Tamilvanan¹,M.P.Prabakaran²

最后一年,ECE称,α工程学院,Thirumazhisai,钦奈,印度
助理教授,ECE称,α工程学院,Thirumazhisai,钦奈,印度

文摘

在这个项目中我们要设计一个低成本的视频传输通过光学无线通信。10 mbps的光学传输的无线光学视频数据通信。channel-adaptive视频流方案,根据信道条件调整视频比特率和传输视频通过混合自由空间光学(无线光通信)激光通信系统。已经表明,该结构适用于不间断传输视频的混合无线网络数据包延迟和减少损失,即使接收功率却降低了由于天气条件。采用填充电子元件,设计包括三个主要部分即接口电路、发射机和接收机。发射机基于一个简单的逆变电路,驱动激光二极管发射635海里可见红光。入射光信号通过光电二极管SFH203 10-cm-diameter镜头聚焦。从光电二极管接收到的信号电流转换为电压信号通过resistive-feedback trans-impedance放大器,微分电路、限幅放大器,因此交付给接口电路。10 mbps以太网链接两个人电脑之间相距100米已成功测试。

关键字

自由空间光学(无线光通信)、视频传输、接口电路、光学通信。

介绍

激光无线,也称为自由空间光学是一个沟通的方法,包括使用光源,通常一个激光,通过空间或大气中传输信息接收机。光学无线通信是一种有效的高带宽通信技术服务商业点——点链接在地球最后一英里的应用程序中,如空对空、卫星潜艇,空气-卫星和卫星卫星链接,有几个有吸引力的密集空间救援等特点,低功率的使用许可免费的操作,和相对较高的带宽(1、2、3)。光学无线通信(油水界面)吸引注意力从世界各地的研究人员为他们的潜在优势无线电联系。

答:项目的目标

视频传输通过使用激光光学无线通信链路是创建一个新的社会形式的光通信可以销售小尺寸和低成本。由发射机和接收机的联系这两个是电池供电的和永久固定。发射机电路需要在数据流的一个¢1 s (+ 5 v)¢和一个¢0 (0 v)¢然后调节当前通过激光。发出光子激光强度正比于输入数据位在视频传输通过销对原有光学无线通信链路。PIN二极管连接到接收器的光功率转换为一个输出电压。每个模块的大小是差不多的,应该适应函数所需的所有组件。PIN二极管,激光和其它电路能够操作的便携式电池由于低功耗。廉价的部件和低功耗较低的营销成本。光学无线通信(油水界面)吸引注意力从世界各地的研究人员为他们的潜在优势无线电联系。光学无线链接也提供高数据率,对电磁干扰的免疫力和相对安全,因为它不会穿透墙壁(4、5)。第一个是一个短程应用程序,比如,从一台计算机发送数据,这个应用程序有一个数据传输速率范围10厘米。 The second application (Audio) sends data at 25 Mb/s at a range up to 100 m, and this application could apply to a central classroom module sending data to laptops or PDAs of 100 Mb/s at a range up to 10 cm. The second application sends data at 25 Mb/s at a range up to 100 m, and this application could apply to a central classroom module sending data to laptops.

b .动机

当前形式的视频传输通过光学无线通信使用光发射驻留在领导和射频通信的领域。使用LED和射频通信的缺点是输出光束语无伦次,当比较激光耦合效率很低。导致很低的输出功率。激光相比高的数据速率。

c .背景

当前蓝牙等无线技术,无线网络,数据传输速率较低相比,光学无线通信。光学系统的数据速率是Gbps。然而,这项技术非常昂贵防止替换当前的无线网络,如wi - fi,射频通信。提出了激光取代LED作为光源,以维持高速数据率。

d .项目描述和目标

控制条件定义为视频传输通过光学通信链路保持50厘米在自由空间和运营。测试将进行没有过多的光线如阳光。激光链路设计传输数据位从电压生成一个示波器通过自由空间光通信用光的激光。激光在红外的光谱范围(在波长650纳米以上)。PIN光电二极管工作在接收机电路收集发射激光的光发送。

系统设计

答:方法

该系统包括三个主要单元。它们是:

——发射单元。

——通道单元。

——接收单元。

b .发射机单位

输入信号、调制器、激光驱动电路、激光二极管。我们发射机调制器的输入信号的调节。这个灯可以软件或硬件。司机是必要的传输信号激光在正确的频率和振幅。新开发的高权力激光器发出大量的光和通常很便宜。目前,激光能发出几瓦的功率分成几十度的角。镜头平行允许有效校准光定梁更精确。

c .调制

光学调制的关键之一是实现高性能光学网络。数字通信采用激光作为光学运营商普遍在兆赫载波频率范围,允许足够高的视频传输的调制带宽。光学调制用于调节一束光,将电信号数组转换成光信号阵列,包括信息的信号。

d .激光驱动电路

激光二极管驱动电路是自动功率控制(APC)电路,维持一个恒定的光输出功率或自动电流控制(ACC)保持恒流电路。激光二极管的输出功率和波长可以受到温度变化的影响。APC电路提供一个恒定的光输出功率,尽管环境温度的变化。如果你有一个直流电源,提供你一个精确的和稳定的直流电压。你可以使用这个APC电路板没有电压调节器。

e .激光二极管

激光二极管(像)是最近的一个技术,已从底层制造技术。摩门教仍然取决于运营商的转型产生辐射光子带隙;然而,修改设备结构允许这类设备有效地产生相干光在一个狭窄的光学带宽摩门教的展览第二个光子的形式生成过程:受激发射。在此过程中,光子的能量如事件在活跃区域的设备。在活跃的地区,过多的电子维护本地区这样一个电子的概率在传导带大于它的价带。发射的光子在这个过程中有相同的能量,随着入射光子频率和相位。输出光从这个反应是一致的(6、7、8)。

f .通道单元

发射机和接收机单元之间的媒介渠道。噪声添加通道。

加性高斯白噪声

加性高斯白噪声(AWGN)信道模型中沟通的唯一障碍是一个线性的宽带或白噪音与一个常数谱密度(表示为瓦特/赫兹的带宽)和幅度的高斯分布。模型不考虑衰落、频率选择性、干扰、非线性和色散。然而,它产生简单和容易处理的数学模型用于获得洞察系统的底层行为之前,这些其他的现象。宽带高斯噪声来自许多天然来源,如原子的热振动在导体(称为热噪声或Johnson-Nyquist噪音),散粒噪声,黑体辐射从地球和其他温暖的对象,和天上的来源,如太阳。

h .接收单元

接收器检测到光检测器通过照片。低电流信号触发双栅晶体管(BF988),探测器是一个光电二极管,光电探测器的一种能够将光转化成电流或电压,根据操作的模式。COTS等光敏二极管雪崩二极管(adp)可以作为探测器,可以应对脉冲窄如几纳秒。光电二极管需要之间的平衡速度和灵敏度。信号处理阶段需要光电二极管的电流。这是预放大的互阻抗放大器(TIA)。之后,信号过滤、放大和处理。输入信号的解调实现解调。这个灯可以软件或硬件。这需要从12 V当前铁路和传送NE592视频放大器。 The NE592 cleans the incoming rounded signal to a square wave. Pin 8 of the NE592 is the other part of the differential output and carries the data stream through a pre-amp circuit consisting of a pair of common emitter connected transistor.

我照片探测器

照片探测器是固态设备执行逆操作光发射装置,即。,他们将入射辐射光转换为电流。照片探测器基本上是反向偏置二极管的辐射光能量是事件,也称为光敏二极管。入射光子,如果他们有足够的能量,产生自由电子空穴对。这些运营商的漂移和扩散设备构成检测光电流的联系人。雷竞技网页版便宜的照片探测器可以构造的硅(Si)在780 - 950纳米光学乐队。

硬件设计

答:音频发射机部分

发射机电路(图2)由电容式传声器晶体管放大器BC548 (T1)后跟一个运放阶段围绕μA741 (IC1)。运放的增益可以控制1-mega-ohm光度计VR1的帮助下。从IC1房颤的输出耦合晶体管的基础BD139 (T2),反过来,调节激光束。发射机使用9 v电源。然而,3伏激光火炬(后删除它的电池)可以直接连接到电路火炬的身体连接到BD139和里面的弹簧的铅排放国火炬电路地。

b .音频接收机部分

接收电路(图3)使用一个NPN型光电晶体管的光传感器是紧随其后的是一个两级晶体管前置放大器和LM386-based音频功率放大器。接收者不需要任何复杂的对齐。一直面向远程发射机的激光的光电晶体管点和调整一个清晰的声音的音量控制。为了避免50 hz哼声扬声器,使光电晶体管交流光源灯泡等。反射的阳光,但是,不会引起任何问题。但传感器不应该直接面对太阳。

c .实验结果

这个项目已经完成了整个目标计划。传输音频信号使用自由空间光通信已成功实现的音频信号在发射机和数据(电压)是在接收机端监控。。

视频硬件设计

硬件部分分为三个部分如下:

——视频电路

- Max 232

-电力供应单位

答:接口电路

接口电路提供信号调节和产生一些特定的信号,以符合IEEE 802.3标准。它可以分为两个主要部分:(b)与发射机和(c)电路,接口电路与接收机接口

b传感器接口电路

传感器接口电路转换TD +微分信号,TD -从以太网卡并发送一个信号到发射机采用DS26LS32芯片。此外,它还生成1 mhz方波虽然没有数据包传输为了符合IEEE 802.3标准。这个信号也将用于收发机安装过程中目标。

c . ReceiverInterface电路

接收机接口电路从接收机中检索一个单头信号并将其转换为差分信号RD +, RDfor以太网卡使用DS26LS31芯片。虽然没有数据来自发射机的另一端,传感器接口电路产生一个特定的脉冲信号后的以太网卡IEEE 802.3标准。

d .实验结果

这个项目已经完成了整个目标计划。传输视频信号使用自由空间光通信已成功实现,给出了视频信号在发射机和数据(电压)是在接收机端监控。

一个视频信号发射机的一面,有合适的调制信号是联储红色激光。激光传输的信号接收的光敏二极管接收并显示在计算机界面的Max 232

结论

该项目根据项目的最初目标是成功的。一个链接是30厘米的距离来实现。最初提议包括一个链接慢的数据速率和时间范围和与更快的数据率和较短的范围。最终产品中发现的联系范围几乎没有对整体性能的影响。可以实现更大的速度在未来修订的司机和接收器板。链接对齐应该进一步研究在更广泛的角度实现更可靠的数据传输。还可以实现更好的结果通过使用可见红光激光和销。pre-bias和调制电流也应该学习使用评估板和定制的接收器,以确定是否有可能进一步减少热噪声产生的激光。应该创建一个包,一个内部电源(电池),套管,镜头集成。它也有必要接口发射机和接收机与USB等数据源和内存和硬盘。 The receiver prototype should be developed into a commercial receiver with more filtering and error correction stages along with interfacing.

承认

我们借此机会表达我们最深的感激和欣赏我们的导游和我们部门实验室导师所有帮助我们的人直接或间接地对本文的成功完成。

引用

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