發(fā)布時間：2017-11-01 20:31

  本文關(guān)鍵詞：可見光多波段通信系統(tǒng)自適應(yīng)傳輸技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 可見光通信 OFDM 信道估計(jì) 自適應(yīng)傳輸 FPGA

【摘要】：隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,其提供的各種方便快捷的功能已經(jīng)深刻的改變了人們的生活方式,物聯(lián)網(wǎng)、智能家居等相關(guān)產(chǎn)業(yè)也正處于快速發(fā)展階段,如何為多種多樣的智能設(shè)備提供安全可靠而又綠色經(jīng)濟(jì)的無線接入方式顯得格外重要。雖然目前使用的蜂窩網(wǎng)及WIFI接入能解決大部分的接入問題,但是由于頻譜資源的限制及射頻輻射可能危害健康促使人們尋找新的接入方式。同時LED作為新一代綠色高效的光源在照明市場上高歌猛進(jìn),市場占有率節(jié)節(jié)攀升。以LED為基礎(chǔ)的室內(nèi)可見光通信迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。本文對室內(nèi)可見光通信領(lǐng)域的基于OFDM調(diào)制的自適應(yīng)傳輸技術(shù)進(jìn)行了研究,主要包括信道估計(jì)、自適應(yīng)算法等內(nèi)容。本文首先介紹了可見光通信的研究背景,并對可見光通信在國內(nèi)外的發(fā)展歷程進(jìn)行了概述。接著簡要介紹了可見光通信的基本原理,包括系統(tǒng)模型、信道特征及光電元器件等。之后研究了光OFDM技術(shù),主要說明了DCO-OFDM和ACO-OFDM的工作原理及區(qū)別,在此基礎(chǔ)上提出了一種改善ACO-OFDM系統(tǒng)PAPR性能的RoC-ACO-OFDM方案,并且在理論和數(shù)值仿真的角度論證了該方案的有效性。隨后,探討了OFDM信道估計(jì)的常用方法,重點(diǎn)放在基于導(dǎo)頻的方法中,系統(tǒng)研究了基于最小二乘法的LS信道估計(jì)方法、基于最小均方誤差的MMSE方法及其基于MMSE兩個改進(jìn)方法LMMSE和SVD分解方法；然后結(jié)合可見光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)例,使用ZC序列作為導(dǎo)頻,通過仿真的方法比較了上述方法在可見光信道下的性能,發(fā)現(xiàn)雖然LS信道估計(jì)方法在性能稍遜于LMMSE及SVD算法,但是其實(shí)現(xiàn)要簡便得多,所以本課題硬件設(shè)計(jì)中選擇使用LS進(jìn)行信道估計(jì)；最后討論了OFDM系統(tǒng)中信噪比的估計(jì)方法,分析了基于導(dǎo)頻的估計(jì)方法和EVM方法,EVM方法雖然需要額外的開銷,但是其估計(jì)值更加吻合實(shí)際系統(tǒng),是可見光自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)的首選方法。接著,本文探討了OFDM系統(tǒng)的比特和功率分配算法,闡述了自適應(yīng)傳輸?shù)睦碚摶A(chǔ)—香農(nóng)信息論和注水定理；然后介紹了OFDM自適應(yīng)傳輸領(lǐng)域三個最經(jīng)典的算法,分別最優(yōu)的Hughes-Hartogs算法、Chow算法和Fischer算法,詳細(xì)說明了這些算法的推導(dǎo)和實(shí)現(xiàn)步驟,并且通過仿真比較了它們的性能差異,發(fā)現(xiàn)在可見光通信信道下它們在固定速率和發(fā)射功率下BER性能相差不大；最后分析了適合子載波SNR相關(guān)性較大的簡單分組分配算法(SBLA),因?yàn)榭梢姽庑诺辣旧砭褪堑屯ǖ?天然合適SBLA算法的應(yīng)用,并且進(jìn)一步利用可見光通信信道特征,提出了適應(yīng)線性插值來進(jìn)行功率分配的Improved-SBLA算法,通過仿真發(fā)現(xiàn)改進(jìn)的算法在減少了反饋量就運(yùn)算復(fù)雜度的基礎(chǔ)上,BER性能與SBLA相當(dāng),驗(yàn)證了改進(jìn)算法合理可行。最后,在前面幾章講解可見光通信原理及其自適應(yīng)傳輸理論的基礎(chǔ)上,介紹了本課題對應(yīng)的硬件平臺。首先對整個硬件平臺進(jìn)行了概述,包括各種器件的參數(shù)及其選擇依據(jù),并且簡述了發(fā)射端和接收端的基帶處理處理過程；然后重點(diǎn)描述了基帶處理中與自適應(yīng)技術(shù)密切相關(guān)的調(diào)制器、自適應(yīng)參數(shù)生成、軟解調(diào)三個模塊；最后展示了整個硬件平臺實(shí)物圖。
【關(guān)鍵詞】：可見光通信 OFDM 信道估計(jì) 自適應(yīng)傳輸 FPGA
【學(xué)位授予單位】：東南大學(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5-6
• Abstract6-13
• 縮略詞13-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 論文研究背景及意義15-16
• 1.1.1 研究背景15-16
• 1.1.2 研究意義16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 論文主要研究工作和章節(jié)安排18-21
• 第二章 可見光多波段通信系統(tǒng)概述21-41
• 2.1 引言21
• 2.2 室內(nèi)可見光通信基本原理21-29
• 2.2.1 可見光通信系統(tǒng)模型21-22
• 2.2.2 可見光通信系統(tǒng)信道特性22-24
• 2.2.3 光電元器件簡介24-27
• 2.2.4 光電轉(zhuǎn)換器件27-28
• 2.2.5 濾光片28-29
• 2.3 OFDM技術(shù)在室內(nèi)可見光通信中的應(yīng)用29-39
• 2.3.1 OFDM技術(shù)發(fā)展歷程29-30
• 2.3.2 DCO-OFDM簡介30-32
• 2.3.3 ACO-OFDM調(diào)制32-35
• 2.3.4 RoC-ACO-OFDM調(diào)制35-39
• 2.4 本章小結(jié)39-41
• 第三章 可見光多波段OFDM系統(tǒng)的信道估計(jì)41-55
• 3.1 引言41
• 3.2 OFDM信道估計(jì)常用方法41-47
• 3.2.1 基于塊狀導(dǎo)頻的信道估計(jì)42-45
• 3.2.2 基于梳狀導(dǎo)頻的信道估計(jì)45-47
• 3.3 可見光通信中的信道估計(jì)47-52
• 3.3.1 可見光通信系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)47-48
• 3.3.2 可見光信道仿真分析48-52
• 3.4 可見光通信中的信噪比估計(jì)方法52-53
• 3.5 本章小結(jié)53-55
• 第四章 可見光多波段OFDM系統(tǒng)速率自適應(yīng)技術(shù)研究55-71
• 4.1 引言55
• 4.2 自適應(yīng)傳輸?shù)男畔⒄摶A(chǔ)55-57
• 4.2.1 高斯信道容量56
• 4.2.2 注水定理56-57
• 4.3 OFDM系統(tǒng)自適應(yīng)算法研究57-65
• 4.3.1 Hughes-Hartogs算法58-59
• 4.3.2 P.S.Chow算法59-60
• 4.3.3 Fischer算法60-62
• 4.3.4 仿真結(jié)果分析62-65
• 4.4 可見光通信中的自適應(yīng)方案研究65-70
• 4.4.1 SBLA算法65-67
• 4.4.2 減少反饋信息的改進(jìn)SBLA算法67-68
• 4.4.3 仿真結(jié)果分析68-70
• 4.5 本章小結(jié)70-71
• 第五章 可見光多波段自適應(yīng)通信系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)71-81
• 5.1 引言71
• 5.2 硬件平臺概述71-75
• 5.2.1 硬件型號及參數(shù)簡介72
• 5.2.2 發(fā)射端基帶處理72-74
• 5.2.3 接收端基帶處理74-75
• 5.3 自適應(yīng)模塊方案設(shè)計(jì)75-78
• 5.3.1 自適應(yīng)調(diào)制模塊75-76
• 5.3.2 信噪比估計(jì)與自適應(yīng)參數(shù)計(jì)算76-77
• 5.3.3 自適應(yīng)軟解調(diào)模塊77-78
• 5.4 系統(tǒng)展示78-79
• 5.5 本章小結(jié)79-81
• 第六章 全文總結(jié)與展望81-83
• 6.1 論文工作總結(jié)81-82
• 6.2 展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-89
• 作者簡介（包括論文和成果清單）89-91
• 致謝91

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