本文關(guān)鍵詞：基于信道均衡技術(shù)的室內(nèi)可見光MIMO通信系統(tǒng)研究

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【摘要】：隨著白光LED技術(shù)的發(fā)展和在照明領(lǐng)域的普及,出現(xiàn)一種新興的無線光通信——可見光通信(VLC)。通過對照明白光LED驅(qū)動上進(jìn)行數(shù)據(jù)信號的調(diào)制,VLC可向室內(nèi)設(shè)備提供高達(dá)千兆級速率的通信能力。然而目前,可見光通信仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段,主要是因?yàn)槭覂?nèi)照明環(huán)境復(fù)雜多變,VLC系統(tǒng)受LED功率制約以及反射光路多徑效應(yīng)的干擾,傳輸信道出現(xiàn)極大的背景噪聲與碼間串?dāng)_(ISI),系統(tǒng)信噪比與誤碼率無法滿足高速、穩(wěn)定、可靠的現(xiàn)實(shí)通信要求。本文基于多輸入輸出的可見光通信概念(MIMO-VLC),著眼于通過自適應(yīng)均衡技術(shù)降低噪聲與串?dāng)_,通過以下幾方面工作提高系統(tǒng)性能并降低多用戶服務(wù)性能差異：1.介紹MIMO-VLC系統(tǒng)與信道模型,搭建實(shí)際仿真環(huán)境,展示了LED光照分布、接收光功率和信噪比分布以及多徑時延擴(kuò)展分布,針對性地闡述信噪比分布位置性差異、多徑延遲引發(fā)的碼間串?dāng)_等影響系統(tǒng)性能因素的產(chǎn)生原因及解決思路。2.提出一種新型的LED陣列布局方案,使信噪比分布平滑無暗角,令系統(tǒng)提供給不同位置用戶等值的通信能力,在合理配置布局位置與輸出功率下仿真得到低至0.8dB的信噪比差異抖動。3.針對新布局更極端的多徑效應(yīng),擬采用時域均衡技術(shù)降低碼間串?dāng)_,分析線性迫零均衡(ZF)與自適應(yīng)最小均方差均衡(LMS)效果,得出系統(tǒng)在信道均衡器加持下可改善誤碼性能,但對于高速多變信道,抵抗串?dāng)_效果仍不理想。4.提出基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)自適應(yīng)均衡技術(shù)與分集接收技術(shù),利用多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解決二值分類問題,結(jié)合MIMO-VLC多輸入分集特性實(shí)現(xiàn)信道估計(jì)與自適應(yīng)均衡優(yōu)化。研究表明,具有ANN均衡的分集接收器,只需要少量訓(xùn)練序列便可達(dá)傳統(tǒng)LMS均衡效果,越高速率情況下,更能充分利用有限的差異信息估計(jì)系統(tǒng)信道,自適應(yīng)地提升噪聲抵抗與串?dāng)_均衡能力,表現(xiàn)出在苛刻信噪比下維持高速率低誤碼傳輸?shù)膬?yōu)異性能,從而提升復(fù)雜信道中的系統(tǒng)整體性能。文章最后,提出了雙向全雙工的MIMO-VLC系統(tǒng)的設(shè)想,利用白光LED中三色發(fā)光芯片單獨(dú)調(diào)制,采用光學(xué)濾鏡分集接受三路信道,實(shí)現(xiàn)協(xié)同雙工可見光通信系統(tǒng)。結(jié)合自適應(yīng)的均衡技術(shù),將令可見光通信具有更廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：可見光通信 自適應(yīng)均衡技術(shù) 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 通信光源布局 MIMO技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-19
• 1.1 引言14
• 1.2 課題研究背景及意義14-15
• 1.3 可見光通信發(fā)展概況15-18
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀17
• 1.3.3 可見光通信研究熱點(diǎn)17-18
• 1.4 論文研究內(nèi)容及章節(jié)安排18-19
• 第二章 室內(nèi)可見光通信模型19-35
• 2.1 引言19
• 2.2 VLC系統(tǒng)模型與基本原理19-27
• 2.2.1 系統(tǒng)模型19-20
• 2.2.2 LED光源的照明特性與布局20-22
• 2.2.3 光電檢測器光學(xué)特性22-23
• 2.2.4 調(diào)制技術(shù)23-25
• 2.2.5 室內(nèi)環(huán)境模型及仿真25-27
• 2.3 VLC信道模型27-33
• 2.3.1 信道傳播模型27-28
• 2.3.2 直射鏈路響應(yīng)28-29
• 2.3.3 反射鏈路響應(yīng)29-30
• 2.3.4 仿真光功率與信噪比分布30-32
• 2.3.5 延時擴(kuò)展及串?dāng)_特性32-33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 第三章 新型LED分布的MU-MIMO系統(tǒng)分析35-53
• 3.1 引言35
• 3.2 環(huán)繞圓與角補(bǔ)償LED陣列35-42
• 3.2.1 模型提出的依據(jù)35-36
• 3.2.2 模型的信噪比分布36-38
• 3.2.3 CCA的功率分配38-40
• 3.2.4 CCA多徑效應(yīng)40-42
• 3.3 信道時域均衡42-51
• 3.3.1 均衡器結(jié)構(gòu)與原理42-44
• 3.3.2 ZF均衡及CCA優(yōu)化結(jié)果44-47
• 3.3.3 LMS與RLS均衡對比47-50
• 3.3.4 判決反饋均衡器50-51
• 3.4 本章小結(jié)51-53
• 第四章 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可見光通信均衡技術(shù)53-67
• 4.1 引言53
• 4.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)53-57
• 4.2.1 人工神經(jīng)元結(jié)構(gòu)53-54
• 4.2.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及特性54-56
• 4.2.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)56-57
• 4.3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的VLC自適應(yīng)均衡57-62
• 4.3.1 ANN自適應(yīng)均衡器結(jié)構(gòu)57-58
• 4.3.2 ANN均衡仿真結(jié)果分析58-62
• 4.4 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分集接收合并優(yōu)化62-65
• 4.4.1 分集接收技術(shù)62
• 4.4.2 MIMO-VLC的分集實(shí)現(xiàn)62-63
• 4.4.3 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的角度分集接收63-64
• 4.4.4 ANN分集合并結(jié)果仿真分析64-65
• 4.5 本章小結(jié)65-67
• 第五章 MIMO仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與雙向通信設(shè)想67-75
• 5.1 引言67
• 5.2 室內(nèi)可見光MIMO系統(tǒng)設(shè)計(jì)67-71
• 5.2.1 系統(tǒng)基礎(chǔ)67-69
• 5.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真界面69-71
• 5.3 雙向通信設(shè)想71-74
• 5.3.1 白光LED的頻帶分集利用71-72
• 5.3.2 雙向VLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)72-73
• 5.3.3 雙向VLC系統(tǒng)的通信協(xié)調(diào)機(jī)制73-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 總結(jié)與展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文82-84
• 致謝84

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本文編號：1110733