本文關(guān)鍵詞：基于LED的保密通信研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,隨著白光LED電光轉(zhuǎn)換效率的提高,且具有體積小、耗能低、無污染、適合在潮濕環(huán)境中使用以及高速通斷切換等優(yōu)點,所以LED成為理想節(jié)能照明光源,是公認(rèn)的下一代綠色光源。與傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈相比,LED在節(jié)約能源方面具有明顯優(yōu)勢,同時利用白光LED可以為光無線接入提供了一種新的途徑�；诎坠釲ED的可見光通信的應(yīng)用,可以很好的緩解無線電頻譜資源嚴(yán)重不足的問題。 室內(nèi)可見光通信是近年來新發(fā)展的一種光無線通信技術(shù),與傳統(tǒng)無線通信不同的是,它以LED發(fā)出的白光作為信息載體。室內(nèi)可見光通信相對于傳統(tǒng)的無線射頻通信具有更好的保密性,并且不受電磁干擾。室內(nèi)可見光通信使用的頻段免費(fèi),不占用無線電頻譜,也不受管制。同時由于室內(nèi)可見光通信以LED發(fā)出的白光作為信息載體,LED發(fā)出的光對人體沒有傷害,而其他無線通信方式大多以無線射頻作為信息載體,而這些射頻信號并不是完全對人體無害。與傳統(tǒng)光纖通信不同的是,室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)的光源需要同時兼顧滿照明和通信的功能,但并非所有的照明光源都適合用作室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)的光源。白熾燈耗電量高,且不能進(jìn)行高速開關(guān),所以不適合用做可見光通信系統(tǒng)的光源；日光燈進(jìn)行高速開關(guān)控制會造成其壽命縮短,所以日光燈也不適合用做可見光通信系統(tǒng)的光源。LED用作室內(nèi)照明光源具有廣泛的應(yīng)用前景,且LED支持高速開關(guān)控制�？紤]這些因素,LED非常適合用作可見光通信系統(tǒng)的光源。 隨著近年來信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,人們對信息的需求和依賴程度也越來越高,在一些特定的對電磁干擾敏感的場合,由于傳統(tǒng)的移動通信會產(chǎn)生電磁干擾,因此在這些場合并不能做到信息的無縫覆蓋。其中包括醫(yī)院的一些特定區(qū)域,為了防止電磁的干擾,禁止使用射頻通信的。而在飛機(jī)上,為了防止個人手機(jī)信號對飛機(jī)的安全通信產(chǎn)生干擾,也是禁止使用手機(jī)的。所以,在很多特定場合中我們無法使用傳統(tǒng)的移動通信方式獲取信息。而基于白光LED的室內(nèi)可見光通信具有綠色環(huán)保和無電磁干擾的內(nèi)在特性,這就驅(qū)使了室內(nèi)可見光通信的發(fā)展。室內(nèi)可見光通信可以作為傳統(tǒng)的無線通信技術(shù)的一種補(bǔ)充,共同滿足人們的快速、簡單、實時通信的需求。此外,可見光通信還可以應(yīng)用于智能交通、水底通信、室內(nèi)定位、保密通信等領(lǐng)域。 本文圍繞著基于LED的可見光通信進(jìn)行了研究。首先對可見光通信系統(tǒng)模型進(jìn)行了介紹,再對LED可見光通信中關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,最后對OFDM在可見光通信中的應(yīng)用做了詳細(xì)的研究。主要完成的工作和創(chuàng)新之處如下： (1)介紹了基于LED的可見光通信系統(tǒng)實現(xiàn)原理。其中對系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分LED進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,包括LED的原理、LED轉(zhuǎn)換效率和LED的調(diào)制原理。在可見光信道的分析中,我們對各種信道拓?fù)淠Ｐ秃托诺纻鬏斈Ｐ瓦M(jìn)行了研究與比較。 (2)研究了可見光系統(tǒng)中提高系統(tǒng)性能的關(guān)鍵實現(xiàn)技術(shù)。涵蓋了從發(fā)送端到接收端的一系列關(guān)鍵技術(shù),其中包括LED驅(qū)動電路設(shè)計、LED調(diào)制帶寬擴(kuò)展、提高信號傳輸速率的先進(jìn)調(diào)制技術(shù)、MIMO信道抗干擾技術(shù)和基于擴(kuò)頻技術(shù)的可見光通信。其中,重點對信道抗干擾技術(shù)和基于擴(kuò)頻技術(shù)的可見光通信進(jìn)行了詳細(xì)的研究,其中擴(kuò)頻等技術(shù)在可見光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用是其新擴(kuò)展的用途,其在提高系統(tǒng)抗干擾容限、系統(tǒng)安全性乃至抵抗其他光源干擾等方面的具有重要的作用。 (3)重點研究了OFDM在可見光系統(tǒng)中的應(yīng)用。引入了正交頻分復(fù)用(OFDM)的調(diào)制方式,來減弱多徑效應(yīng)帶來的碼間干擾,從而達(dá)到改善通信系統(tǒng)整體性能的目的,并且通過仿真驗證OFDM在可見光通信中應(yīng)用的必然性。由于LED的調(diào)制帶寬有限和傳輸信道特性的影響,接收到的信號會出現(xiàn)嚴(yán)重的失真,為了對失真的信號進(jìn)行恢復(fù),我們在接收端利用訓(xùn)練序列對LED調(diào)制頻響和信道特性首先進(jìn)行估計,然后對信號進(jìn)行了補(bǔ)償。通過仿真結(jié)果以及實驗結(jié)果論證了該方案的可行性和優(yōu)越性。
【關(guān)鍵詞】：發(fā)光二極管 可見光通信系統(tǒng) 高階調(diào)制 正交頻分復(fù)用 信道估計 擴(kuò)頻通信
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 引言11-12
• 1.2 可見光通信的發(fā)展歷史12-13
• 1.3 可見光通信的研究背景及研究意義13-15
• 1.3.1 研究背景13-14
• 1.3.2 研究意義14-15
• 1.4 可見光通信的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4.1 國際上的相關(guān)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4.2 中國的研究現(xiàn)狀16
• 1.5 本文結(jié)構(gòu)16-18
• 第二章 可見光通信系統(tǒng)概述18-36
• 2.1 LED原理及特性18-27
• 2.1.1 LED工作原理20
• 2.1.2 LED結(jié)構(gòu)20-22
• 2.1.2.1 平面和圓頂LED21-22
• 2.1.2.2 邊緣發(fā)光LED22
• 2.1.3 LED的效率22-24
• 2.1.3.1 內(nèi)部量子效率22
• 2.1.3.2 外部量子效率22-23
• 2.1.3.3 功率效率23
• 2.1.3.4 發(fā)光效率23-24
• 2.1.3.5 LED調(diào)制帶寬24
• 2.1.4 白光LED介紹24-26
• 2.1.5 LED亮度調(diào)制26-27
• 2.1.6 LED驅(qū)動電路設(shè)計27
• 2.2 接收機(jī)27-28
• 2.3 可見光通信的信道拓?fù)淠Ｐ?/span>28-30
• 2.3.1 定向視距光鏈路29
• 2.3.2 非定向視距光鏈路29-30
• 2.3.3 非定向漫反射光鏈路30
• 2.3.4 定向漫反射光鏈路30
• 2.4 可見光通信的信道特性30-35
• 2.4.1 室內(nèi)無線光通信信道概述31-32
• 2.4.2 LOS傳輸模型32-33
• 2.4.3 NON-LOS傳輸模型33-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第三章 基于LED可見光通信關(guān)鍵技術(shù)研究36-47
• 3.1 基于LED的可見光系統(tǒng)36
• 3.2 發(fā)射機(jī)設(shè)計36-39
• 3.2.1 LED驅(qū)動電路設(shè)計36-38
• 3.2.2 LED調(diào)制帶寬拓展38-39
• 3.3 應(yīng)用于可見光通信中的先進(jìn)調(diào)制技術(shù)39-41
• 3.4 室內(nèi)可見光MIMO信道抗干擾技術(shù)41-44
• 3.4.1 MIMO信道特性分析與理論建模42
• 3.4.2 MIMO信道估計與H矩陣修正42-44
• 3.5 基于LED的可見光系統(tǒng)保密性能44-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第四章 將OFDM應(yīng)用到可見光通信中47-55
• 4.1 OFDM理論及實現(xiàn)方法47-49
• 4.1.1 OFDM理論的發(fā)展47
• 4.1.2 OFDM理論介紹47-48
• 4.1.3 OFDM的系統(tǒng)實現(xiàn)48-49
• 4.2 將OFDM應(yīng)用到可見光通信系統(tǒng)的模型分析49-50
• 4.3 難點與創(chuàng)新點50-52
• 4.3.1 難點以及解決方法50-51
• 4.3.2 創(chuàng)新點及實現(xiàn)方法51-52
• 4.4 整體系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)52-54
• 4.4.1 系統(tǒng)設(shè)計52-53
• 4.4.2 系統(tǒng)實現(xiàn)53-54
• 4.5 實驗結(jié)果分析54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 第五章 研究展望與工作計劃55-56
• 致謝56-57
• 參考文獻(xiàn)57-59

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 吳傳富;郝威;江磊;;軍事短波通信中的干擾問題[J];四川兵工學(xué)報;2010年11期

2 孫家可;王春芳;;淺析擴(kuò)頻通信技術(shù)及其發(fā)展方向[J];電信網(wǎng)技術(shù);2014年11期

  本文關(guān)鍵詞：基于LED的保密通信研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：504695