本文關鍵詞：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的可見光通信的應用,可以很好的緩解無線電頻譜資源嚴重不足的問題。 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,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,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,且不能進行高速開關,所以不適合用做可見光通信系統(tǒng)的光源；日光燈進行高速開關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用前景,且LED支持高速開關控制�？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。而在飛機上,為了防止個人手機信號對飛機的安全通信產(chǎn)生干擾,也是禁止使用手機的。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)的無線通信技術的一種補充,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用于智能交通、水底通信、室內(nèi)定位、保密通信等領域。 本文圍繞著基于LED的可見光通信進行了研究。首先對可見光通信系統(tǒng)模型進行了介紹,再對LED可見光通信中關鍵技術進行了研究,最后對OFDM在可見光通信中的應用做了詳細的研究。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)中的關鍵部分LED進行了詳細的介紹,包括LED的原理、LED轉換效率和LED的調制原理。在可見光信道的分析中,我們對各種信道拓撲模型和信道傳輸模型進行了研究與比較。 (2)研究了可見光系統(tǒng)中提高系統(tǒng)性能的關鍵實現(xiàn)技術。涵蓋了從發(fā)送端到接收端的一系列關鍵技術,其中包括LED驅動電路設計、LED調制帶寬擴展、提高信號傳輸速率的先進調制技術、MIMO信道抗干擾技術和基于擴頻技術的可見光通信。其中,重點對信道抗干擾技術和基于擴頻技術的可見光通信進行了詳細的研究,其中擴頻等技術在可見光通信系統(tǒng)中的應用是其新擴展的用途,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)中的應用。引入了正交頻分復用(OFDM)的調制方式,來減弱多徑效應帶來的碼間干擾,從而達到改善通信系統(tǒng)整體性能的目的,并且通過仿真驗證OFDM在可見光通信中應用的必然性。由于LED的調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)嚴重的失真,為了對失真的信號進行恢復,我們在接收端利用訓練序列對LED調制頻響和信道特性首先進行估計,然后對信號進行了補償。通過仿真結果以及實驗結果論證了該方案的可行性和優(yōu)越性。
【關鍵詞】：發(fā)光二極管 可見光通信系統(tǒng) 高階調制 正交頻分復用 信道估計 擴頻通信
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要4-7
• 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 國際上的相關研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4.2 中國的研究現(xiàn)狀16
• 1.5 本文結構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結構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調制帶寬24
• 2.1.4 白光LED介紹24-26
• 2.1.5 LED亮度調制26-27
• 2.1.6 LED驅動電路設計27
• 2.2 接收機27-28
• 2.3 可見光通信的信道拓撲模型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35-36
• 第三章 基于LED可見光通信關鍵技術研究36-47
• 3.1 基于LED的可見光系統(tǒng)36
• 3.2 發(fā)射機設計36-39
• 3.2.1 LED驅動電路設計36-38
• 3.2.2 LED調制帶寬拓展38-39
• 3.3 應用于可見光通信中的先進調制技術39-41
• 3.4 室內(nèi)可見光MIMO信道抗干擾技術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46-47
• 第四章 將OFDM應用到可見光通信中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)設計與實現(xiàn)52-54
• 4.4.1 系統(tǒng)設計52-53
• 4.4.2 系統(tǒng)實現(xiàn)53-54
• 4.5 實驗結果分析54
• 4.6 本章小結54-55
• 第五章 研究展望與工作計劃55-56
• 致謝56-57
• 參考文獻57-59

【參考文獻】

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];四川兵工學報;2010年11期

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

  本文關鍵詞：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