【摘要】：可見光通信(VLC)以其頻譜資源豐富、綠色節(jié)能、數(shù)據(jù)傳輸高和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)成為備受關(guān)注的研究領(lǐng)域�；谏漕l(RF)技術(shù)的傳統(tǒng)無線通信面臨頻譜資源緊張等問題,無法滿足未來用戶的高傳輸速率、超寬帶寬等方面的需求。蔚然興起的VLC是解決頻譜資源短缺的一項(xiàng)新型綠色技術(shù)。本論文研究關(guān)注VLC。近年來,VLC理論研究方興未艾,研究成果大多集中在物理層,針對VLC光網(wǎng)絡(luò)鏈路層的研究成果較少。最受關(guān)注的VLC標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.15.7協(xié)議推薦在多點(diǎn)對多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中使用載波偵聽多址接入(CSMA)機(jī)制來協(xié)調(diào)信道接入過程。CSMA系統(tǒng)簡單經(jīng)濟(jì),可伸縮性強(qiáng),最適合應(yīng)用在大型光物聯(lián)網(wǎng)中。然而,光傳輸?shù)姆较蛐院凸庑诺赖母邉討B(tài)隨機(jī)性,導(dǎo)致嚴(yán)重的非理想載波偵聽問題(隱藏終端、暴露終端),給VLC系統(tǒng)光CSMA過程的實(shí)現(xiàn)帶來挑戰(zhàn)。因此,本文探究非理想載波偵聽下基于VLC的大型室內(nèi)光物聯(lián)網(wǎng)的CSMA過程。本文考慮多點(diǎn)對多點(diǎn)的大型室內(nèi)VLC隨機(jī)接入網(wǎng)絡(luò),上下行通信采用時(shí)分技術(shù)�；陔S機(jī)幾何分析理論,將室內(nèi)節(jié)點(diǎn)利用天花板的漫發(fā)射光完成載波偵聽的過程抽象為獨(dú)立集合的篩選過程,將非理想載波偵聽問題抽象為概率分析問題,用光硬核點(diǎn)過程(OHCPP)建模節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)接入過程,研究推導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的中斷概率和傳輸容量,探究非理想載波偵聽下室內(nèi)VLC CSMA網(wǎng)絡(luò)的接入性能和最佳載波偵聽閾值的選取。獨(dú)立工作和貢獻(xiàn)論述如下。首先,基于OHCPP研究網(wǎng)絡(luò)的并發(fā)節(jié)點(diǎn)密度。本文利用天花板的漫反射光得到室內(nèi)任意節(jié)點(diǎn)的反射光強(qiáng)分布,分析載波偵聽區(qū)域和漫反射光強(qiáng)的關(guān)系。此外,針對室內(nèi)VLC網(wǎng)絡(luò)中嚴(yán)重的非理想載波偵聽問題,創(chuàng)新性地提出考慮節(jié)點(diǎn)間距離、節(jié)點(diǎn)退避過程的特性和暴露終端問題的OHCPP模型,準(zhǔn)確地刻畫室內(nèi)VLC光CSMA的特性。利用概率論和數(shù)學(xué)集合的相關(guān)知識,推導(dǎo)非理想載波偵聽下網(wǎng)絡(luò)的并發(fā)節(jié)點(diǎn)密度,并通過仿真分析探究VLC網(wǎng)絡(luò)并發(fā)節(jié)點(diǎn)密度的性能和影響因素。其次,研究室內(nèi)VLC網(wǎng)絡(luò)的干擾模型,分析網(wǎng)絡(luò)的中斷概率和傳輸容量。由于光傳輸?shù)姆较蛐院托诺赖膹?fù)雜性,室內(nèi)VLC網(wǎng)絡(luò)的干擾建模和分析十分困難。本文利用概率論的相關(guān)知識,建模分析了隱藏終端對室內(nèi)VLC CSMA網(wǎng)絡(luò)的干擾,推導(dǎo)中斷概率的閉合解。結(jié)合基于OHCPP模型得到的并發(fā)節(jié)點(diǎn)密度,進(jìn)而求得非理想載波偵聽下網(wǎng)絡(luò)傳輸容量的閉合解。接著,仿真分析了非理想載波偵聽條件下VLC CSMA網(wǎng)絡(luò)的中斷概率和傳輸容量性能,探究其性能影響因素。研究證明對于每一個(gè)發(fā)射角,均存在一個(gè)最佳的載波偵聽閾值使網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量達(dá)到最大。研究結(jié)果為未來VLC實(shí)際通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。本文從理論上建模了非理想載波偵聽條件下,室內(nèi)VLC網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)接入過程,為VLC網(wǎng)絡(luò)鏈路層的研究和未來網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供參考。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN929.1

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1 南竹粉;非理想載波偵聽下室內(nèi)VLC CSMA網(wǎng)絡(luò)性能分析[D];吉林大學(xué);2017年

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本文編號：2560860