基于PPM调制的水下无线光通信系统仿真与实现毕业设计开题报告
水下激光LDPC通信系统特性的研究的开题报告
水下激光LDPC通信系统特性的研究的开题报告一、研究背景随着海洋资源的逐步开发与利用，水下通信技术由此变得愈发重要。
然而，水下环境的高压、狭窄带宽、大耗散、异质性等特点，使得水下通信技术发展缓慢。
目前，激光通信已经成为一种颇有前途的水下通信技术，能够实现高速、高精度、大容量的数据传输。
由于水下噪声和信号衰减等问题，传统的LDPC编码解码算法在应用于水下激光通信时效果不理想。
因此，研究水下激光LDPC通信系统的特性仍具有重要的科学意义和应用价值。
二、研究目的本研究旨在探究水下激光LDPC通信系统的特性，包括其传输性能、信道编码解码算法等，为水下激光LDPC通信技术的发展提供科学依据。
三、研究方法本研究采用理论分析和实验验证相结合的研究方法，具体包括以下几个步骤：1.分析水下激光通信的特点，探讨传输过程中可能出现的干扰因素及其影响。
2.分析LDPC码的编码与解码原理、特点及其在水下激光通信中的应用情况，设计合适的编码方案。
3.利用Matlab等工具，建立水下激光LDPC通信系统模型，进行仿真测试，探究其传输性能。
4.结合实验数据，对仿真结果进行验证和修正。
四、研究内容本研究将围绕以下几个方面展开：1.水下激光通信的特点及其应用现状的调研和分析。
2.分析LDPC码的编码与解码原理、特点及其在水下激光通信中的应用情况。
3.设计合适的LDPC编码方案，结合模拟仿真和实验验证，研究其传输性能。
4.进行实验数据的分析与处理，探讨水下激光LDPC通信系统的特性，为其应用提供科学依据。
五、预期成果本研究预期将获得以下成果：1.对水下激光通信技术的特点及其应用情况进行深入调研，为该技术的发展提供科学依据。
2.分析LDPC码的编码与解码原理、特点及其在水下激光通信中的应用情况，设计实用的编码方案。
3.建立水下激光LDPC通信系统模型，进行仿真测试和实验验证，探究其传输性能。
4.探讨水下激光LDPC通信系统的特性，为该技术的应用提供理论和实践指导。
无线光通信中调制解调系统的研究毕业设计
无线光通信中调制解调系统的研究毕业设计毕业论文无线光通信中调制解调系统的研究学生姓名: 学号:学院:专业:指导教师:2010年6月无线光通信中调制解调系统的研究摘要无线光通信是指利用激光束作为载波在空间直接进行语音、数据、图像信息双向传送的一种技术。
无线光通信是一种新兴的无线通信方式,它将传输的信息调制在光脉冲上,在THz光谱范围内传输信息,具有很高的数据传输速率。
本论文通过研究进行以下几个方面:1.分析了适合于空间光通信系统的信道和噪声模型。
2. 在对五种典型无线光通信调制方式??OOK、PPM、DPPM、DPIM 和DH-PIM 的调制结构进行分析的基础上,结合大气无线光信道特点,分析比较了这五种调制方式的平均发射功率、带宽需求和误时隙率。
3. 以PPM为例分析了无线光通信的调制解调系统结构及工作原理。
4. 简单分析了数字信号处理器DSP方案及现场可编程门阵列器件FPGA。
本文重点阐述了五种典型的无线光通信的调制方式,分析其特点,并比较了这五种调制方式,理论分析与仿真结果表明:DPPM、DPIM 和DH-PIM 更具有优势,更适合于未来无线光通信系统。
关键词 : 无线光通信,调制,发射功率,带宽, 误时隙率Research of Modulation forOptical Wireless CommunicationABSTRACTFSO is a kind of technique that use laser as carrier wave to diplex transmit speech,data and picture information directly. optical wireless communication is one of the most burgeoning methods for wireless communieation,which sends signals using optic pulse. And its transmission rate is very high.This thesis carried through the following aspects of study:1. Analyzed the channel and noise model that suitable for FSO,2. in combination of the characteristic of the atmospheric optical wireless channel, the modulation structures, transmission capacity, power requirement and slot error rate of the typical modulation schemes as OOK, PPM, DPPM, DPIM and DH-PIM for atmospheric optical wireless communications are analyzed.3. Taking PPM for example to analyze the optical wireless channel’s modulation and demodulation system structure and working principle.4. make a brief analysis for Digital signal processor(DSP)and Field Programmable Gate Array(FPGA)In this paper, we expatiated on the modulation structures, transmission capacity, power requirement and slot error rate of the typical modulation schemes as OOK, PPM, DPPM, DPIM and DH-PIM for atmospheric optical wireless communications are analyzed. Theoretical analysis results show that DPPM, DPIM and DH-PIM are more applicable for the future optical wireless communication.Key words : optical wireless communication, modulation, emissive power, bandwidth, slot error rate目录1 绪论 11.1 无线光通信概论 11.2.1 无线光通信原理 11.2.2 无线光通信技术 21.3 无线光通信的优点及其局限性 31.3.1 无线光通信与其他接入技术相比具有如下优点: 3 1.3.2 无线光通信的局限性 41.4 应用领域51.5 无线光通信的起源及发展现状 61.5.1 起源 61.5.2 国内外发展状况 61.6 发展前景72 信道分析92.1 信道 92.1.1 信道的分类92.2光信道对无线光通信的影响112.2.1 大气透射率112.2.2 大气分子的吸收112.2.3大气分子的散射 122.2.4大气折射效应132.2.5 大气湍流效应132.3背景光对信号检测的影响142.3.1强背景光引起探测器的饱和142.3.2背景光电流引起的散弹噪声使探测器灵敏度降低 153 无线光通信调制方式性能分析163.1 符号结构163.1.1 开光键控163.1.2 单脉冲位置调制(L-PPM) 163.1.3 差分脉冲位置调制(L-DPPM) 173.1.4 数字脉冲间隔调制[12] 173.1.5 双头脉冲间隔调制 183.2 调制方式性能分析193.2.1 平均发射功率193.2.2 带宽要求203.2.3 误时隙率213.2.4 结论234 无线光通信调制解调系统结构及方案24 4.1 调制解调系统结构及工作原理254.2 DPS方案 264.2.1 DPS简介264.2.2 方案设计274.3 FPGA方案284.3.1 FPGA简介284.3.2 方案设计294.4 DSP与FPGA的结合315 总结33致谢34参考文献351 绪论1.1 无线光通信概论无线光通信(FSO,Free Space Opticalcommunication),是一种新型的宽带接入方式,是光通信和无线通信结合的产物,它不是利用光纤作为传输媒介,而是在空气中利用激光束在太赫兹(THz)光谱范围内传送分组数据,从而达到直接进行语音、数据、图像等信息双向传送的一种技术。
PPM水下激光通信同步技术的研究
邮局订阅号：82-946360元/年技术创新电子设计《PLC 技术应用200例》您的论文得到两院院士关注PPM 水下激光通信同步技术的研究Study of Synchronization in PPM Underwater Laser Communication ASIC(桂林电子科技大学)邹家轩敖发良ZOU Jia-xuan AO Fa-liang摘要:水下激光通信由于信道的特殊性,对于调制解调的方式比常规的激光通信有独特地要求。
采用脉冲位置调制解调方式实现的水下激光通信系统兼顾了带宽利用率和功率利用率,有着巨大的应用前景。
考虑以往的脉冲位置调解系统都是板级电路,如何将系统单片集成化已成为一种趋势。
传统的脉冲位置解调系统有的是对频率要求较为苛刻,或者是采用了模拟器件,因此并不适合单片集成化。
针对脉冲位置通信的特点,提出了一种新特别的数字锁相环的解决方式,来实现PPM 信号的时隙同步,避免了传统的数字锁相结构由于调整时钟周期,而带来的逻辑延迟不足的风险。
同时针对激光通信的特点,也提出了一种新的帧同步解决方式。
最后的结果在Xilinx 的ML505上验证通过。
关键词:脉冲位置;同步;激光;全数字锁相环中图分类号:TN929.1文献标识码:BAbstract:Underwater laser communication has special demands in the method about modulated and demodulated on account of its specialty channel.Implementation underwater laser communication system utilized PPM is a compatible is an optimum future.It is a trend to make the whole system in an integrated circuit.The tradition PPM system is not suit for integration on a chip.It raised a new method to synchronization slot by using specify digital phase locked loop.It can reduce the risk of logic delay lack for tradi -tional DPLL change clock period .For laser communications,it provided a special way to synchronization frame .And The whole de -sign is verified in Xilinx ML505.Key words:PPM;Synchronization;Laser;DPLL文章编号:1008-0570(2010)01-2-0159-021引言在水下通信中,经常需要在不便或是不能部署线缆的场合下进行通信。
【开题报告】水下无线通信系统的设计
开题报告电气工程及自动化水下无线通信系统的设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义水下无线通信主要可以分成三大类：水下电磁波通信、水声通信和水下光通信，它们具有不同的特性及应用场合。
1、水下电磁波通信技术的特点与发展众所周知海水据有导电的性质，因而海水对电磁有屏蔽的作用。
海水中含有多种带电离子，其中钠离子、钾离子、钙离子、镁离子、硫酸根离子、碳酸根离子、氯离子、碳酸氢根离子，这8种离子占海水中溶质总量的99％以上，这是使海水成为导体的主要原因。
海水的电导率随海区温度、深度、盐度的不同而不同，为3～5S∕m，工程上一般取其平均值：4S∕m，它高于纯水的电导率5～6个数量级。
所以对平面电磁波传播而言海水是有耗媒质，这决定了平面电磁波在海水中的传播衰减很大。
（1）军用岸对潜艇甚低频单向通信这是一种世界各国家海军传统的军用远程单向通信方式，它从发射到接收的海区之间的传播路径是在大气层中，衰减比较小，但从大气层进人海面再到海面以下一定深度接收点的过程中，电磁波场强就会急剧下降。
这就决定了水下电磁波通信只能用于远距离的小深度的水下通信。
平面电磁波从大气层进入海面通信的发端在大气层中，其平面电磁波以垂直极化的形式(这是传播损耗较小的传播形式)在海面上传播，其水平磁场在海面感应出水平电场，此水平电场以接近垂直的方向向下传播，最后到达接收点。
电磁波从空气中进人海面以下的能量是很少的。
所以水下电磁波通信只能用于远距离的小深度的水下通信。
如果想将电磁波信号送到较大深度时，就需要适当降低工作频率。
（2）军用岸对潜艇超低频单向通信上世纪冷战时期，美国和前苏联分别将岸对潜(艇)单向通信的工作频率，从甚低频的几十千赫兹降到了超低频的100Hz以下，从而实现了100m左右的收信深度。
以上两种方式的通信，发射设备的规模宏大，其占地面积以平方千米计，发射机输出功率从几百千瓦到数兆瓦，通信距离可达数千千米甚至超过万米，但收信深度(潜艇能可靠接收信号时艇的水线深度)都较浅，甚低频通信的收信深度仅几米至几十米，超低频通信的收信深度也仅百米左右。
水下冲击波测试的无线数据传输技术研究的开题报告
水下冲击波测试的无线数据传输技术研究的开题报告一、研究背景及意义随着海洋领域的深入发展，水下工程领域也日益成为当今研究领域之一。
在水下工程中，涉及到了一系列的技术问题，其中，水下探测和水下通讯技术的研究与应用是较为重要的研究方向之一。
在水下探测的过程中，利用水下冲击波测试技术可以有效地获取水下地貌、海底生物等相关信息，而利用该技术也可以有效地控制水下工程设备的操作等。
然而，在实际应用过程中，水下冲击波测试技术的无线数据传输面临很多挑战，主要是由于水下环境复杂、信号衰减严重、干扰噪声大等问题导致的。
因此，本研究意在探讨水下冲击波测试的无线数据传输技术，研究现有的水下数据传输技术，结合水下环境的特点，探索水下冲击波测试中的无线数据传输技术，并针对传输距离、传输速率、抗干扰能力等方面进行优化和改进，从而提高水下冲击波测试技术的实用性和可靠性，促进水下工程技术的发展。
二、研究内容和方案本研究主要分为如下三个部分：（1）水下无线数据传输技术的研究首先，本研究将综述水下无线数据传输技术的现有研究成果，主要包括水声通讯、电磁通讯和光学通讯等方面进行详细的分析和归纳总结。
进而，通过对比、分析各种技术的优缺点，选取合适的技术模式，分析不同方案的优缺点，并挑选出有效运用于水下冲击波测试无线数据传输的技术方案。
（2）水下冲击波测试的数据传输系统设计将研究出的技术方案应用到水下冲击波测试无线数据传输技术中，建立水下冲击波测试的数据传输系统。
利用该系统，可以有效地实现水下冲击波测试中的数据传输需求，并使数据传输过程更加可靠和稳定。
同时，该系统的设计要考虑系统的可操作性和稳定性，并尽可能缩短数据传输的时延。
（3）系统实验和数据分析最后，通过对实际数据传输过程进行测试和分析，验证所设计的系统能否达到目标，对其性能进行评测。
对于测试结果，我们还将分析实验结果的可行性，提出可行行的优化方案，进一步完善系统的建设计划。
三、研究预期成果1. 研究水下冲击波测试的无线数据传输技术，系统性地分析现有水下无线数据传输技术，解决无线数据传输过程中的各种问题；2. 通过设计水下冲击波测试的数据传输系统，实现有效的水下冲击波测试中的数据传输需求，提高数据传输的可靠性和稳定性；3. 通过实验进行数据传输的测试和分析，对所研究的数据传输系统进行评测，并提出可行的改进方案；4. 对海洋领域的水下冲击波测试和无线数据传输技术的发展提供一定的技术支持，提高我国在水下工程技术领域的核心竞争力。
基于ook调制解调设计的课程设计报告
青 岛 科 技 大 学本科综合课程设计报告题 目 __________________________________指导教师__________________________ 学生姓名__________________________ 学生学号_________________________________________________________院（部）____________________________专业________________班______年 ___月 ___基于ook 调制的水下无线光通信系统的设计与实现王景景 欧泽世 1308020316 信息科学技术学 信息工程 3 2015 1 12摘要：由于海洋探索、水下观察等水下应用领域对通信技术的需求不断提高，构建一个高速并且有效的水下通信系统成为一个新的课题。
当前，水下无线光通信技术以其具有极高的信息承载能力和更高的传输速率。
本论文就基于对水下无线光通信系统的相关技术ook 调制进行对调制解调的设计与实现，运用multisim 进行仿真。
关键词：水下无线光通信 OOK 调制 Multisim1.设计背景及目的1.1背景及研究意义随着海洋开发和勘测进程的飞速发展，将水下探测和搜集产生的数据快速有效的传输有重要意义。
例如，各种传感器在水下探测到的数据如果及时的传送到水上基站，无疑能够大幅度减小水下传感器的存储容量和复杂度；对于水下实景的探测有助于更好的了解和重现水下面貌，然而这需要高速的传输速率来解决水下摄像机拍摄到的画面传输问题，而且速率越高，对于传输拍摄画面的实效性和画面清晰度越有好处 ；但是目前我们面临一个巨大的困难就是无法在水下传感器设备之间和水上基站之间快速而准确的完成数据传输。
而这一困难的主要原因是无线电磁波不能在水下很好的传输。
为了解决这一问题，可利用可见光进行水下无线通信，特别是随着发光二极管技术和传感器技术的高速发展，使得这一方案成为可能。
基于PPM和RS码的无线光通信系统性能分析
ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｃｏｄｉｎｇ ｄｏｓｅ ｎｏｔ ｎｅｃｅｓｓａｒｉｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ
进入９０年代后，随着大功率半导体激光器器件的研制成功、激光技术、光电 探测等关键技术和日益完善与成熟，以及空间通信需求的日益增加，无线光通信 重新唤起了人们的热情，在探索大容量、高数码通信的研究中自由空间光通信技 术悄然复苏并逐渐走向实用化【３】。１９８８年，巴西ＡＶＩＢＲＡＳ宇航公司研制出一种便 携式半导体自由空间光通信系统，其外形如一架双筒望远镜，在上面安装了激光 二极管和麦克风，将一端对准另一端即可通信，通信距离１ ｋｍ，如果将光学天线 固定下来，通信距离可达１５ｋｍ。１９８９年美国ＦＡＲＡＮＴＩ仪器公司研制出一种短距
ＰＰＭ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ
Ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｄｉｎｇ
ｌ玛ｃｏｄｅ
西安电子科技大学 学位论文独创性（或创新性）声明
秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说 明并表示了谢意。
ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｐａｃｋｅｔ ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅ．Ｓｏ ｔｈｅ ＰＰＭ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｍｏｒｅ ｐｒｏｐｉｔｉｏｕｓ ｔｏ ｔｈｅ ＦＳＯ ｓｙｓｔｅｍｓ．
嵌入式设计]根据PPM技术的无线激光通信系统的设计-外文翻译 精品
![嵌入式设计]根据PPM技术的无线激光通信系统的设计-外文翻译 精品](https://img.taocdn.com/s3/m/3c8e83a31a37f111f1855bf9.png)
毕业设计（论文）外文文献翻译毕业设计（论文）题目基于单片机的激光通信仪翻译题目根据PPM技术的无线激光通信系统的设计学院理学院专业光信息科学与技术姓名沈继宏班级09075311学号09075335指导教师蔡本晓根据PPM技术的无线激光通信系统的设计*摘要：无线激光通信比起传统无线电通信有许多优势，尤其在高数据速率。
高速度无线激光通信采用光脉冲位置调制。
分析PPM调制方法的原理，并给出相应的帧格式。
然后分开描述PPM调制与解调的详细设计，最后实现实际发送与接收系统。
整个通信系统是紧凑的，高效的，可靠的，廉价的。
它实现了一个高速率达兆位每秒的通信，且有一个合理低错误率。
1、引言无线激光通信在快速普及，作为一种高效传送数据的方式在高速率范围内。
这个系统包括一个激光发射器和一个接收器，以及在一定距离内被分离的控制和驱动电流。
激光束携带信息通过大气从发射器传输到接收器。
这个系统给抗干扰，轻重量，紧凑的设备提供了许多优势，如快速部署，宽带宽，安全的通信环节。
这些优势吸引着民间与国防部门的用户。
数据速度需求从数百M比特每秒到数万G比特每秒。
学习和发展无线激光通信技术是很重要的，不管是在理论还是在实际上的应用中。
激光通信对于不同种类的应用1-5已经有了很多的研究。
在此环境下，我们发展实验性的无线激光通信系统，采用光脉冲位置调制（PPM）。
而且详细地描述了传输系统和接收系统的具体设计和实际实现。
2、PPM调制研究显示，在背景噪声下光通信M元光脉冲位置调制（PPM）是一种接近最佳的编码，而且它也显得是在光散射信道中最好的方法6-8。
PPM通信有具体优势，低功耗设备，高效率，高数据速率。
在这部分，我们将综述这个强大的编码技术，展示如何在传输调制数据中利用它。
典型的同步PPM信号，如图1。
在一个基础的时间周期被叫做脉冲间隔中，一个确定了其中的M个间隙宽度的ΔT秒的激光脉冲留驻。
对于这个讨论，我们将忽略一个以上的脉冲重叠时隙，即脉冲展宽的光散射信道现在假定是最小的。
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设计内容及设计思路
设计内容
本课题使用激光二极管模块为光源，通过 Quartus软件仿真来设计相应电路，实现了 光通信系统的发送与接收。其中硬件的搭 建运用FPGA芯片进行调制解调，编写相应 的程序完成ppm调制的实现，通过蓝色激光 二极管进行传输。
2.设计内容及设计思路
设计思路
• 采用激光LED发射器使用驱动电路采用场效 应管（MOSFET）漏极接LED负载的设计， 实现信号的传输，ppm调制运用目前流行的 Verilog语言进行相应模块设计,写入FPGA 中进行调制解调，Quartus软件仿真。最后 完成成品的电路搭建与调试。
系统进行调试仿真。
八分频
钟
四分频
16位计数 器
比较器
是
输出高电 平
否
输出低电 平
毕业设计工作进度安排
设计（论文）各阶段主要任务 1 课题调研，文献和资料查询，明确研究内容 2 开题报告，开题答辩 3 相应硬件知识的学习 4 硬件系统设计与实习阶段 5 中期答辩，检查毕业设计的完成进度 6 调试与完善系统 7 撰写论文，打印论文 8 论文审核及毕业论文答辩
开题报告
基于PPM调制的水下无线光 通信系统仿真与实现
姓 名： 欧泽世 专业班级： 信息工程133班 指导教师： 王景景
1.选题立意 1.1国内外研究现况
2.主要研究的内容 3.设计思路与设计方案 4.毕业设计工作计划安排
5.参考文献
选题立意
当前，随着海军潜艇、无人潜航器以及传感器等装备的高
速发展，如何在水下进行实时、高速、稳定的数据传输成 为亟待解决的关键技术难题。传统的水声通信虽然具有传 输距离远、传输可靠性高等优势，却存在传输速率低、系 统体积大、带宽小、传输延迟长、功耗大等缺点，即使在 近距离范围内也很难实现Mbps的传输速率；最常用的电磁 波通信，在海水中衰减严重，很难满足远距离数据传输。 因此，研究和发展高速、稳定的水下传输方法已成当前海 洋信息探测与传输领域研究热点。
起止日期 第4-5周 第6周 第7周 第8-9周 第10周 第11-13周 第14-15周 第16周
参考文献
[1] 潘松等、EDA技术实用教程-Verilog HDL（第五版）.北京 : 科技出版社、2013
[2] 任爱锋等.基于FPGA的嵌入式系统设计.西安：西安电子科 技大学出版社，2004
[3] 邓钢等.通信电子电路.北京：电子工业出版社，2005 [4] 樊昌信，曹丽娜.通信原理[M].北京：国防工业出版社，
欢迎各位老师批评指正
选题立意
水下可见光通信相比水声通信具有带宽高、速率快、时 延小、功耗低等优势。主要原因有以下三个方面：一，光 的频率高，可承载的大量的数据传输；二，光的方向性强， 若被阻挡会导致光信号传输中断，若接收端收不到数据可 断定数据传输受阻，保证了数据传输的可靠性；三，光的 波长短，对发送和接收模块的设计要求小，可节省成本。 因而，水下光通信对未来海洋通信领域具有非常宽广的应 用前景，受到更多国家以及科研人员的重视。
研究方法 与设计方案
• 研究方法：模块化的设计方法
• 设计方案：PPM调制主要由串 并转换、4分频器、8分频器、 计数器、比较器、脉冲成形器、 延时器等组合而成，而PPM解 调部分只需要将调制部分调换 即可包括4分频器、8分频器、 窄脉冲恢复、脉冲定位、脉冲 整形、并串转换、延时器。最 后将调制模块和解调模块联合 仿真设计，综合调制模块和解 调模块的顶层设计。将整合的
国内外研究现状
1939年英国人A.H.里夫斯提出脉码调制原理。 Pierce J.R最早提出脉冲位置调制，并且再空间光 通信中得到应用。其中ppm（脉冲位置调制）在 二战中已经开始使用。
英国设菲尔德大学对应用于激光通信的调制技 术进行深入分析，重点研究PPM调制，并实现其 硬件电路。我国在这方面的研究起步比较晚，在 2000年桂林电子工业学院的光通信系统试验中， 对飞机与水下潜艇采用了PPM调制实现通信， PPM研究有了进一步发展。
2007 [5] GHASSEMLOOY Z, HAYES A R, SEED N L. Digital
pulse interval modulation for optical communications [J]. IEEE Communications Maga-zine, 1998, 36(12): 95-99. [6] FU X, CHEN G, TANG T. Research and simulation of PPM modulation and demodulation system on spatial wireless optical communication [C]. Symposium on Photonics and Optoelectronic (SOPO), Chengdu, China: 2010.