可見(jiàn)光通信(Visible light communication,VLC)是一種光無(wú)線通信系統(tǒng),使用LED(Light Emitting Diode)作為發(fā)射光源。相比于傳統(tǒng)的白熾燈和熒光,LED具有壽命長(zhǎng),低功耗,發(fā)熱少等優(yōu)點(diǎn)。可見(jiàn)光通信技術(shù)作為無(wú)線射頻通信技術(shù)的一種補(bǔ)充方式,成為了廣大科研人員的關(guān)注焦點(diǎn),迅速成為了無(wú)線光通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)�？梢�(jiàn)光通信技術(shù)利用LED閃爍的光強(qiáng)的不同來(lái)傳輸有用信息,接收端進(jìn)行光強(qiáng)檢測(cè)從而實(shí)現(xiàn)通信。與現(xiàn)在常用的無(wú)線電射頻通信相比,可見(jiàn)光通信具有綠色環(huán)保、對(duì)人體無(wú)害、無(wú)需頻帶資源的特點(diǎn),同時(shí)保密性也很高,適合需要保密性較高的場(chǎng)合。正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)是一種多載波調(diào)制方式,其具有很高的傳輸速率以及很強(qiáng)的抗干擾能力,將OFDM應(yīng)用到可見(jiàn)光通信系統(tǒng)之中,可以提高可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的通信性能。不同于射頻通信中的OFDM,由于LED只能通過(guò)實(shí)數(shù)且為正的信號(hào),因此,VLC通信系統(tǒng)通常采用強(qiáng)度調(diào)制/直接檢測(cè)的方式。本文首先研究了強(qiáng)度調(diào)制/直接檢測(cè)(IM/DD)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中OFDM調(diào)制方式的性能。由于OFDM信號(hào)具有高峰均比(PAPR)這一特點(diǎn),將Beneficial Clipping方法應(yīng)用于DCO-OFDM中。并且考慮到發(fā)光二極管(LED)為非線性器件,其所引起的信號(hào)失真對(duì)于VLC系統(tǒng)而言不能忽略。因此,在加入LED非線性模型后,對(duì)采用直流偏置正交頻分復(fù)用(DCO-OFDM)調(diào)制的VLC系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)分析,并推導(dǎo)了 VLC系統(tǒng)的治噪比和誤碼率公式。通過(guò)數(shù)值仿真分析了該方法對(duì)系統(tǒng)性能的提升,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)室搭建的VLC系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)從實(shí)驗(yàn)的角度驗(yàn)證方法的有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在最佳限幅比例下,誤碼率性能提升了 5.56dB。最后,考慮到可調(diào)光是VLC系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用所不可或缺的功能,將在Beneficial Clipping方法引入到可調(diào)光VLC系統(tǒng)中以提高可調(diào)光VLC系統(tǒng)的通信性能。文中將非對(duì)稱限幅正交頻分復(fù)用(ACO-OFDM)作為可調(diào)光VLC系統(tǒng)的調(diào)制方式,加入Beneficial Clipping后,對(duì)可調(diào)光VLC系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析,推導(dǎo)了可調(diào)光VLC系統(tǒng)的信噪比和誤碼率公式,并通過(guò)蒙特卡洛仿真驗(yàn)證了方法的有效性,在犧牲大約5%的調(diào)光范圍情況下,能夠提高誤碼率性能約10dB。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.1
【部分圖文】：

華北ＩＵ力人‘７：碩＿丨：’７：位論文逡逑調(diào)制信號(hào)的表達(dá)式。ＯＦＤＭ信號(hào)ｘ（７ｉ）沒(méi)有特定的時(shí)域加窗方法形成波形，ＯＦＤＭ逡逑子載波頻譜是辛克函數(shù)形狀，如圖２－１所示＝逡逑—Ｍ—逡逑ｔ逡逑圖２－１邋ＯＦＤＭ信號(hào)的功率譜密度逡逑２．１．２邋ＯＦＤＭ相關(guān)問(wèn)題逡逑２．１．２．１保護(hù)間隔逡逑在無(wú)線信道中，接收端１１丨能接收到發(fā)射丨ｉ＇ｉ邋４的幾個(gè)延遲副本，這種現(xiàn)象被稱逡逑為多徑效應(yīng)＝由于多徑效應(yīng)，相鄰的（）ＦＤＭ符號(hào)會(huì)產(chǎn)生拖尾，導(dǎo)致符號(hào)間干擾逡逑（ＩＳ１），如圖２－２所示。為了消除ＩＳＩ，通常在每個(gè)ＯＦＤＭ符號(hào)的起始位置插入逡逑包含％個(gè)采樣點(diǎn)的保護(hù)間隔。保滬Ｎ隔的長(zhǎng)度迪常要人于信道的時(shí)延擴(kuò)展，這樣逡逑由多徑效應(yīng)帶來(lái)的碼元千擾＂丨由。山于實(shí)際應(yīng)用中，保護(hù)間隔的加入是浪費(fèi)了一逡逑定的傳輸資源，因此保護(hù)間隔的長(zhǎng)度一般取值為有效的ＯＦＤＭ符號(hào)持續(xù)時(shí)間的逡逑１／４或者１／４以丨、＇。逡逑第１徑＼逡逑＾２邋？邋＇邋／邋＇逡逑畢１彳３：的第２＿卜符號(hào)與第２逡逑徑的？ｆｓｉ邋１＿＿符號(hào)疊ｍ干擾逡逑閣２－２多徑延遲造成ＩＳＩ逡逑保護(hù)間隔可以分為補(bǔ)岑傳輸＜ＺＰ）和循環(huán)前綴（ＣＰＬ邋ＺＰ是在保護(hù)間隔內(nèi)，逡逑發(fā)射機(jī)發(fā)送空波形

華北電力人學(xué)碩丨：７：位論文逡逑在圖３－３中，對(duì)比了在不同的環(huán)境噪聲的情況下的ＢＥＲ的性能。從仿真結(jié)逡逑果可以得出，Ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ邋Ｃｌｉｐｐｉｎｇ方法在環(huán)境噪聲比較嚴(yán)重的情況下有更好的表逡逑現(xiàn)。當(dāng)尸零＾邋＝邋２０ｄＢ時(shí)，運(yùn)用Ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ邋Ｃｌｉｐｐｉｎｇ方法得到最佳的ＢＥＲ性能為逡逑ＰＡＷＧＮ逡逑Ｉ．３Ｅ－３，當(dāng)不采用Ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ邋Ｃｌｉｐｐｉｎｇ方法時(shí)，ＢＥＲ性能為１．８Ｅ－３。ＢＥＲ性能提逡逑高了邋２．８３ｄＢ。當(dāng)環(huán)境噪聲比較小的情況下，Ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ邋Ｃｌｉｐｐｉｎｇ方法并為帶來(lái)明逡逑顯的性能提升，因?yàn)椋椋校撸粒祝牵伪容^小的時(shí)候，限幅產(chǎn)卞的噪Ａ成為了七要的噪逡逑聲來(lái)源。而在環(huán)境噪聲較大時(shí)，環(huán)境噪聲為主要的噪聲來(lái)源。因此，Ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ逡逑Ｃｌｉｐｐｉｎｇ方法更加適合于環(huán)境噪聲比較嚴(yán)的悄況＇邋Ｉ、＇。逡逑Ｙ１０．３逡逑——Ｐ，丨邋ｇｎａｉ／ＰＡＷＧＮ＝２0ｄＢ逡逑邐邐Ｐｓｉｇｎａｌ／ＰｆｔＷＧＮ＝２ｌＣ0逡逑２５．＼邐Ｐ￥ｉｇｎａｔ／Ｐ＾ＷＧＮ＝２２ｄＢ逡逑－邋－邋Ｐｓｉｇｎａｌ／ＰＡＷＧＮ＾２３ｃＢ逡逑＼＼ｖ＼邐Ｐｓ：ｇｎａｌ／ＰＡＷＧＮ＝２４＜ｊ邋Ｂ逡逑＼＼邐Ｐ邋：ｇｎａｌ．Ｔ＞ＡＷＧＮ－２５ｃＢ逡逑２邋邐！邐邐逡逑￡邋

％｜匕屯力．人Ｔ碩士‘史位論文逡逑模型如圖３－４所示。圖中離散的點(diǎn)即為測(cè)定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，藍(lán)色曲線為采用三階多逡逑項(xiàng)式進(jìn)行擬合的結(jié)果，從圖中可以看出采用三階多項(xiàng)式擬合能夠很好的表示ＬＥＤ逡逑的非線性特性。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的比較好的直流偏置點(diǎn)為３．４Ｖ，逡逑近似的線性區(qū)間為２．８Ｖ－３．８Ｖ。本次實(shí)驗(yàn)為后續(xù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置提供了逡逑依據(jù)。逡逑？２－逡逑卜邐ｒ邋？邋Ｐｔ￡Ｄｊ？ｉＷｖｉＵｌＥＤｖｊ逡逑°０．６－逡逑ｉ邐／逡逑０４＊－邐－ｊ逡逑０．２－邐－ｊ逡逑邐；邐，邐：邐—逡逑２．４邐２．６邐２．８邐３邐３２邐３．４邐３．８邐３３邐４邐４２邐４．４逡逑ＵＬＥＤＶ逡逑圖３－４邋ＬＥＤ邋ｕ－ｐ關(guān)系曲線逡逑３．３．２．２實(shí)驗(yàn)分析逡逑實(shí)驗(yàn)設(shè)置如閣３－４所�。涸诖担候�(yàn)中，ＯＦＤＭ信號(hào)的產(chǎn)生，ＢｅｎｅｆｌｃｉａｌＣｌｉｐｐｉｎｇ逡逑處理，佑號(hào)的上變頻都在ＭＡＴＬＡＢ中完成，ＭＡＴＬＡＢ生成的ＯＦＤＭ信號(hào)參數(shù)逡逑設(shè)置」Ｊ數(shù)值仿Ａ：所采用的參數(shù)？致。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)ＭＡＴＬＡＢ調(diào)用安裝在ＰＣ逡逑端的Ｄ／Ａ卡（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ邋Ｍ２ｉ－３０５５）將得到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。得到的逡逑模擬倍乃迎過(guò)功牛．放人器進(jìn)行放人，功率放大器的增益為１３ｄＢ，功率放大器采逡逑用１２Ｖ直流供電，其不失真放大頻率范闈為０．８ＭＨｚ－４０ＭＨｚ。放大過(guò)后加上３．４Ｖ逡逑直流偏置的信號(hào)驅(qū)動(dòng)ＬＥＤ邋（ＯＳＲＡＭ邋Ｗｈｉｔｅ邋３Ｗ）。在接受端用ＡＰＤ接收信號(hào)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 陸慶峰;季新生;黃開(kāi)枝;羅文宇;;降低可見(jiàn)光通信不均勻限幅正交頻分復(fù)用系統(tǒng)非線性限幅失真的功率分配方法[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2014年07期

2 李榮玲;商慧亮;雷雨;王一光;王源泉;陸肖元;遲楠;;高速可見(jiàn)光通信中關(guān)鍵使能技術(shù)研究[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2013年05期

3 婁鵬華;張洪明;郎凱;姚敏玉;徐正元;;基于室內(nèi)可見(jiàn)光照明的位置服務(wù)系統(tǒng)[J];光電子.激光;2012年12期

4 汪井源;徐智勇;朱勇;經(jīng)繼松;王榮;文湘益;;室內(nèi)可見(jiàn)光通信中噪聲與干擾的實(shí)驗(yàn)與仿真分析[J];光電子.激光;2012年07期

5 焦玉中;王新安;倪學(xué)文;許應(yīng);劉雪嬌;;利用峰值抵消策略的PTS方法[J];微電子學(xué)與計(jì)算機(jī);2010年07期

本文編號(hào)：2824236