【精品】李斌的开题报告

1、西南科技大学毕业设计（论文）开题报告学 院信息工程学院专业班级通信0303姓 名李斌学 号题 目激光无线语音通信系统设计题目类型设计型一、选题背景及依据（简述国内外研究现状、生产需求状况，说明选题目的、意义，列出主要参考文献）（一）国内外的研究现状、生产需求1、国内外的研究现状 无线激光通信是利用激光为信息的载体，大气作为传输介质的通信。近几年来，由于移动通信的需要和微波通信的带宽限制，光自由空间的通信取得了很大的进展。美国朗讯公司采用1.55m波段的半导体激光器加光纤放大器（EDFA）作为发射光源，并采用波分复用结构，实现10Gbps容量的空间光通信。日本、欧洲等国家也报道了几种空间激光通信

2、装置。我国电子科技大学采用二氧化碳激光器（10.6m波长，内腔式），实现定点双工四线制三路电话的大气通信（技术成果编号88210414）；中山大学激光与光谱学研究所采用音频或数字信号的调幅激光制式工作实现大气通信传输（技术成果编号89209283）。但它们都因通信容量低，在通信系统的结构上，没有与其他通信设备（包括光纤通信、微波通信）的接口，故实用价值小。为解决上述问题，中国科学院上海光学精密机械研究所报导了一种无线激光通信端机实现了与其它通信设施的接口（技术成果编号00217069.8），但由于该端机设备昂贵，未能得到广泛应用。 2、生产需求状况电磁波作为无线通信的信号载体由来已久，至今仍广

3、泛应用于短波、微波、毫米波无线通信。但它们存在致命的缺陷：保密性差、通信容量低、波段资源受限制等。光纤通信以光作为载体，以光纤作为传输介质。由于光的频带资源十分丰富，故通信容量巨大，已成为现代通信的主体。但光纤通信网络包括光端机、光缆等通信基础设施的建设是事先规划的、固定的，将会出现光缆没有到达或光缆不便到达的地址，无法进行光纤通信。早在二十世纪70年代，人们就开始了激光大气通信技术的研究，但由于当时光纤通信较为成功，激光自由空间的通信未能得到充分重视。无线激光通信与微波技术相比，它具有调制速率高、频带宽、不占用频谱资源等特点；与有线和光纤通信相比，它具有机动灵活、对市政建设影响较小、运行成本

4、低、易于推广等优点。因此，无线激光通信已成为通信家族中的一个新的成员，它可应用于最后一公里光网络接入、移动通信的基站互连、数据通信专线、电视电话会议专线、灾害应急、临时扩容、光纤线路维修、IP网络接入、企事业单位的内部网、需特殊保密的军事安全部门和其他不宜使用光纤连接及微波的通信，具有广阔的市场前景。（二）课题研究的目的、意义1、目的：激光无线语音通信系统的研制，目的在于提供一种价格便宜、携带方便、同机具有激光信号发射和接收装置，且激光接收装置具自动跟踪激光发射装置的双工通信功能的设备。该设备发射装置发出调制激光信号不仅可在自由空间传输，也能直接利用光纤作为载体传输，克服了在天气恶劣情况下无法

5、通信的缺陷；该设备信号传输容量大，可直接与光纤通信、微波通信网络并网，并能灵活地适应各种场合的使用。2、意义：（1）在不具备接入条件(如：复杂地形)或带宽不足时提供高效的接入方案 （2）解决综合业务接入的“最后一公里”:对智能小区的宽带接入，大企业Internet的互连，大客户的宽带接入提供一种快速灵活的方案，可提供2622Mbit/s的带宽。 （3）提供室内外、临近局域网之间的互连互通:当两座楼宇之间的办公室需要建立一条通信链路，其他通信方式不能较好的解决时，采用无线激光通信可快速解决。 （4）对于特殊要求的线路进行备份以及应急临时链路和意外恢复 在突发的自然或人为意外灾害中，原有通信线路被

6、破坏，难以立即恢复时，或者在一些特殊地方发生突发事件，需要应急通信，采用无线激光通信进行快速的部署。另外对于一些大型的集会需要快速建立一些临时链路用于现场通信。（5）本设计题目能运用到许多我们所学过的知识，方便我们对所学知识进行从理论到实践的转化，并在学习的过程中获取更多的新的信息。参考文献1 王秉钧，扩频通信，天津：天津大学出版社，199382张尔扬，短波通信技术，北京：国防工业出版社，200223 陈刚，方祖捷，陈高庭，张之霞，34Mbit/s大气激光通信系统，光子学报，1999，28（Z3）：1281304 张以谟，应用光学，北京工业出版社，19885 蔡燕民,陈刚,董作人等，155 M

7、bit/s大气传输光通信系统及其测试J·中国激光,2000,A27(11):104010446 蒋丽娟,朱道伟，无纤光通信技术及其应用C·全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议论文集,中国,上海,2001，2762817柯熙政， 席晓莉，无线激光通信概论，北京：北京邮电大学出版社8 谢伟良,汤俊雄·基于Turbo码的大气无线光通信系统特性分析J·中国激光,2003,30(9):8358389 苏磊，无线光通信技术及应用J，光通信技术，2002，26（4）：5010 段明浩，孔建坤等，采用原子滤光器的新型激光信标方安研究J，光学学报，1997，7（1

8、0）：1363136711Robert Pease,Optical laser-communications systems carve niche in metro markets,Lightwave,1999,(9):232712 K. Wakamori, T. Hayashi, H. Yamashitaet al.155-Mbps Atmospheric Optical Wireless Network System C . Third Optoelectronics and Communications Conference, Technical Digest,Chiba Japan,

9、 1998. 22422513 P. T. Ryan, W. H. Lowrey, I. A. DeLaRueet al.Scintillation characterization for multiple beams C.SPIE,1999,3763:210217二、主要研究（设计）内容、研究（设计）思想及工作方法或工作流程（一） 研究的主要内容1、利用激光为信息载体，大气为信息传输介质的通信。实现在一定的通信距离内，进行点对点间的无线激光语音通信。2、其主要内容包括了激光的发射与接收，信号的处理等。（1）本设计是要完成五十米距离以上的激光语音传输与接收。（2）其中有激光发射器与激光接收器

10、之间的点对点的对准，在一定的气候条件下激光抗干扰的能力。（3）语音信号的采集与处理，激光发射器系统与接收器系统的制作等等。3、本课题的发展部分就是利用激光通信对数字信号的传输与接收，其中就包含了许多数字信号处理方面的知识与研究。（二）研究思想激光天线通信系统主要由激光发射装置、激光接收装置和光学望远镜三部份组成（如图A所示）。其工作原理是：发射端的轴电缆通过高频电缆与发射机码型变换器相接；光纤适配器通过光纤与发射机光电转换器相连；码型变换器与光电转换器均与制式选择开关相连，然后经信号处理模块进行整形、放大、时钟提取等处理，输入激光驱动器使激光器组件产生调制的激光光束，通过激光发射天线定向向空间

11、发射。经光接收天线收集的调制激光信号接进探测器，转换成信号输入信号处理模块，再接进制式选择开关后分两路：一路连接激光驱动器，经光纤适配器连接光纤通信线路；另一路则与码型变换器相接，再接入同轴电缆至电传输线路上。对于本系统所设计的语音激光无线通信系统主要由图B所示的各部分组成。激光器组件激光驱动器光学系统码型变换器激光组件光学系统光发射天线探测器信号处理模块快激光驱动器制式选择开关信号处理模块码型变换器光电转换器制式选择开关光接收天线同轴电缆接头光 纤 适配 器同轴电缆接头光 纤 适配 器（图A）空间无线激光通信原理图电源激光器功率放大器放大器话筒扬声器发射器光点接收解调接受器调制器（图B）空间

12、激光通信装置系统原理图（二） 工作方法1、 激光器件的选取：空间激光通信波长选择主要考虑：尽量避免太阳辐射的影响、减小光束发射角、减小收发天线的尺寸、光波在大气中的透过率以及器件的现实性或预期的可行性，包括器件性能价格比的预计。从激光天线通信的角度分析，大气的透射率是个重要影响因素。在小于300nm的紫外波段，大气的透过率急剧下降。显然，紫外线光不利于大气通信。可见波段的激光，例如二次倍频YAG激光器，也不利于避免太阳光引起的背景辐射噪声。常用的激光波段有830860nm、9801060nm和15501600nm，都是良好的大气窗口。2、 光发射与接受器件：由于光学天线的功能是将需传输的光信号

13、有效地发向对方并对传来的信号光高效接收，因此，光天线的设计是在满足总体设计的前提下，保证系统在设定的通信距离及大气衰减时能正常工作，合理选取发射远镜的远场发散角、接收望远镜的接收视场角及光学系统的其他参数。3、 主要电路设计：（1）电源电路选用了集成稳压器。前置处理电路主要包括前置放大器和功率放大器两部分。经内调制转换的电信号通常比较微弱，需经前置放大电路将前级电路的输出电压放大。故前置处理器质量的优劣，在很大程序上标志着系统整体的音质水平。即前置处理器与功率放大器的选择对于本系统非常重要。同时，为获得较好的效果，减小干扰，在信号输入前置放大器之前，设计了高通滤波器。（2）调制电路对光源进行调制的方法有若干种，但从光源与调制器之间的关系可分：光源的内调制、光源的外调制。本系统采用了光源的内调制方式。（3）功率放大电路因光电探测器的电信号较弱，需经功率放大器放大电压信号，产生足够的不失真的输出功率，以推动扬声器发音。三、毕业设计（论文）工作进度安排1月 1日-1月22日，开题报告的撰写和开题报告答辩1月22日-3月15日，收集资料、确定总体方案。 3月16 日-3月30日，确定研究的具体实施方案，完成硬件设计，调试硬件电路。3月30 日-4月10日，完成