發(fā)布時間：2017-06-24 15:06

  本文關(guān)鍵詞：室內(nèi)可見光通信DCO-OFDM系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：可見光通信(VLC)是一種新興的接入技術(shù),兼顧了照明和通信,能滿足高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),擁有包括成本低廉,綠色安全,保密性好,易于實現(xiàn),電磁兼容性好在內(nèi)的眾多優(yōu)勢。和傳統(tǒng)射頻無線通信不同的是,可見光通信使用強度調(diào)制直接檢測(IM/DD),要求以光強為載體的發(fā)送信號必須是非負實數(shù)。而基于直流偏置的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)(DCO-OFDM)通過疊加直流偏置并削去負值信號后得到單極性信號,具有構(gòu)造簡單,頻譜效率高的特點,在現(xiàn)階段研究中吸引了大量關(guān)注。本論文將以室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)中的DCO-OFDM為主,展開與之相關(guān)的研究。首先,本文對室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)做了系統(tǒng)性的概述,比較了可見光通信和射頻無線通信,剖析了可見光通信系統(tǒng)中的若干關(guān)鍵部分,包括光電器件,信道特點,噪聲特性,常見應(yīng)用場景下的功率限制等。本論文將研究兩種具有代表性的可見光信道,包括加性高斯白噪聲(AWGN)信道和可見光低通信道。信道噪聲建模為零均獨立的高斯噪聲。并且,我們考慮了系統(tǒng)的光功率限制條件和電功率限制條件。其次,本文介紹了D CO-OFDM的系統(tǒng)模型和工作原理,建模分析了該系統(tǒng)中的非線性削波過程,從多個角度分析了DCO-OFDM的系統(tǒng)性能。同時,還選取了另外兩種可見光OFDM (ACO-OFDM和PAM-DMT),對它們的系統(tǒng)模型,性能指標進行了討論。并且,通過仿真和數(shù)值計算,分別在AWGN信道下和可見光低通信道下比較了DCO-OFDM與其他可見光OFDM系統(tǒng)的優(yōu)劣。從仿真結(jié)果來看,相比于ACO-OFDM口PAM-DMT,DCO-OFDM的頻譜利用率較高,在高信噪比下性能相對更好,但是受直流偏置影響較大。因而,DCO-OFDM系統(tǒng)中的直流偏置優(yōu)化問題是本文的研究重點。接下來,本文先考慮了AWGN信道,分別討論了光功率受限,電功率受限,和兩者同時受限時的直流偏置和有效功率優(yōu)化問題。我們從理論上精確地刻畫了最優(yōu)解,深化了對直流偏置分配和DCO-OFDM系統(tǒng)設(shè)計的理解。我們還建立了光功率限制和電功率限制的聯(lián)系,詳細討論了兩種功率限制各自對系統(tǒng)性能的影響,并給出了優(yōu)化問題的快速求解算法。同時,本文還考慮可見光通信中需要保證照明的場景,即恒定光強限制下的問題。最后通過數(shù)值計算和仿真驗證了上述結(jié)論和算法的可靠性。最后,本文研究了可見光低通信道下直流偏置優(yōu)化問題。在這種更加復(fù)雜的情況下,本文根據(jù)AWGN信道得到的結(jié)論,給出了最優(yōu)解的范圍,提供了精確的全局最優(yōu)算法和高效的簡化算法,并考慮了子載波功率和直流偏置的聯(lián)合優(yōu)化問題。通過數(shù)值結(jié)果,驗證了可見光低通信道下相關(guān)結(jié)論和算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：DCO-OFDM 直流偏置 OFDM 優(yōu)化 VLC
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 縮略詞11-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 引言13-14
• 1.2 論文的研究背景14-16
• 1.2.1 可見光通信的發(fā)展和概況14
• 1.2.2 OFDM技術(shù)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 OFDM技術(shù)在可見光通信中的應(yīng)用15
• 1.2.4 DCO-OFDM的研究進展和現(xiàn)狀15-16
• 1.3 論文研究內(nèi)容和安排16-19
• 第二章 室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)概況19-21
• 2.3 光電器件21-23
• 2.3.1 電光轉(zhuǎn)換器件21-22
• 2.3.2 光電轉(zhuǎn)換器件22-23
• 2.4 可見光通信信道特性23-25
• 2.5 系統(tǒng)噪聲建模25-26
• 2.6 功率限制條件26-28
• 2.7 本章小結(jié)28-29
• 第三章 DCO-OFDM與其他可見光OFDM29-47
• 3.1 引言29
• 3.2 DCO-OFDM系統(tǒng)29-37
• 3.2.1 系統(tǒng)模型29-32
• 3.2.2 非線性削波分析32-34
• 3.2.3 性能分析34-35
• 3.2.4 優(yōu)缺點總結(jié)35-37
• 3.3 其他可見光OFDM系統(tǒng)37-43
• 3.3.1 ACO-OFDM37-40
• 3.3.2 PAM-DMT40-43
• 3.4 不同可見光OFDM系統(tǒng)比較43-46
• 3.4.1 AWGN信道43-45
• 3.4.2 可見光低通信道45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第四章 DCO-OFDM在AWGN信道下的直流偏置優(yōu)化47-67
• 4.1 引言47
• 4.2 直流偏置和有效功率優(yōu)化問題47-48
• 4.3 光功率受限的優(yōu)化問題48-54
• 4.3.1 最大光強限制48-52
• 4.3.2 恒定光強限制52-54
• 4.4 電功率受限的優(yōu)化問題54-59
• 4.5 光功率限制和電功率限制的聯(lián)系和區(qū)別59
• 4.6 光功率和電功率同時受限的優(yōu)化問題59-65
• 4.7 本章小結(jié)65-67
• 第五章 DCO-OFDM在可見光低通信道下的直流偏置優(yōu)化67-79
• 5.1 引言67
• 5.2 固定功率分配的直流偏置優(yōu)化67-71
• 5.3 快速的簡化算法71-72
• 5.4 直流偏置和子載波功率的聯(lián)合優(yōu)化72
• 5.5 數(shù)值結(jié)果72-77
• 5.6 本章小結(jié)77-79
• 第六章 全文總結(jié)與展望79-81
• 6.1 論文工作總結(jié)79-80
• 6.2 進一步的研究方向80-81
• 參考文獻81-87
• 作者簡介87-89
• 致謝89

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