可见光通信(VLC, Visible Light Communication)是一种无线光通信技术,以波长在375nm至780nm的可见光作为传输载体,以大气作为传输信道,以光电变换器件作为接收机。LED与其他光源相比具有功耗低、寿命长、体积小、发热量低、绿色安全等优点。随着以发光二极管(LED)为基础的照明技术的不断发展,可见光通信技术引起了广泛的研究。与其他无线通信相比,可见光通信具有抗电磁干扰、安全性高、无需无线电频谱认证、信道带宽大、传输速率高、成本相对低廉、使用方便等优点。目前大多数的研究集中在室内高速无线接入和室内定位等应用场景,对于远距离可见光通信则主要集中于智能交通系统方面。目前船上的灯语通信存在通信速率低、差错率高、自动化程度低等问题。本文提出利用可见光通信技术的船间灯语通信系统。船间的远距离通信的主要问题是传输距离拉长导致的损耗和衰减。本文经过详细分析引起损耗和衰减的各个因素,提出了一种新型的远距离可见光通信系统,设计实现一套运用该系统的通信设备,最后实验验证了该系统的通信性能。本论文的主要工作如下：1.论文对引起远距离通信损耗和衰减的各个因素进行了理论分析,并以此为依据提出了系统的功率预算和系统的总体设计。引起自由空间传输损耗的因素主要由发射端半功率角、传输距离、接收天线面积。引起大气衰减的因素主要由大气散射吸收和大气湍流。根据分析可得在传输距离为7.4km、半功率角为3。、接收透镜直径20cm的情况下,系统的功率预算如下：自由空间传输损耗为73.35dB,大气衰减为14.80dB,发射端功率需大于40dBm,接收端灵敏度需小于-60dBm。2.根据理论分析,本论文说明了发射端的设计。设计包括LED的选型、LED的二次光学设计、OOK调制和PPM调制方式的对比和驱动电路设计。通过对商用LED的选型和驱动电路的设计两种办法提高发射端光功率。通过LED二次光学设计减小由半功率角较大引起的损耗。3.根据理论分析,本论文说明了接收端的设计。设计包括接收透镜选型、滤光片设计、光域和电域的噪声分析和低噪声接收电路设计通过选择大面积接收透镜提高接收增益。通过滤光片设计和低噪声电路的设计抑制噪声,放大接收信号,提高信噪比。4.通过详细设计,实现了一套远距离可见光通信设备。以此设备为基础搭建远距离通信实验平台。室内实验验证发射端半功率角为3.2°。室外实验成功实现4km的远距离信息发送和接收,通信速率达到153.6kbit/s。