【摘要】：伴隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)蓬勃發(fā)展,無線通信產(chǎn)業(yè)面臨的頻譜資源短缺的問題日漸凸顯,為了緩解這種現(xiàn)象,人們積極向高頻領(lǐng)域探索。而可見光通信所處的頻段高、傳輸速率快、保密性好、高效率、易于實(shí)現(xiàn),已經(jīng)吸引了光通信領(lǐng)域?qū)W者的廣泛關(guān)注,成為光通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。同時(shí),為了推動綠色低碳發(fā)展,下一代無線通信不僅僅要考慮頻譜資源利用率的問題,還要考慮能效的綠色無線通信。為了更好地實(shí)現(xiàn)能效和譜效這兩個(gè)性能指標(biāo)的均衡發(fā)展,本文針對可見光通信系統(tǒng)中亟待解決的能效和譜效聯(lián)合優(yōu)化問題展開研究,主要內(nèi)容概括如下:第一,針對可見光通信系統(tǒng)中能效和譜效的聯(lián)合優(yōu)化問題,提出兩種解決方案。第一種方案的核心思想是通過給譜效施加一定的約束,建立使能效最大化的優(yōu)化問題。在論證了能效與譜效存在折中關(guān)系的基礎(chǔ)上,根據(jù)能效為系統(tǒng)信息傳輸速率與總功耗的比值,將該優(yōu)化問題歸納為分?jǐn)?shù)規(guī)劃問題,最終將其轉(zhuǎn)換為非分式優(yōu)化問題,并引入一種迭代求解算法進(jìn)一步求解出最優(yōu)功率。仿真結(jié)果表明,在滿足一定譜效的前提下,一味的增加功率并不能達(dá)到更高的能效,所以選擇合適的功率是至關(guān)重要的;第二種方案的核心思想是通過建立能效與譜效的多目標(biāo)優(yōu)化問題,采用加權(quán)乘積標(biāo)量法將多目標(biāo)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成單目標(biāo)優(yōu)化問題,還進(jìn)一步對能效、譜效與引入的權(quán)重因子的關(guān)系進(jìn)行了理論推導(dǎo)和仿真驗(yàn)證。第二,針對直流偏置光正交頻分復(fù)用的可見光通信系統(tǒng),分別研究了線性發(fā)光二極管(LED)和非線性LED的能效與譜效的關(guān)系。對于線性LED狀態(tài),分別推導(dǎo)了基于比特功率加載技術(shù)的譜效和能效的表達(dá)式,然后利用譜效和能效之間的聯(lián)系,推導(dǎo)出能效-譜效的關(guān)系閉合表達(dá)式。在此基礎(chǔ)上,利用朗伯函數(shù)的性質(zhì)求解出使能效最大的譜效,并分析了系統(tǒng)的水平距離、垂直距離、光電檢測器的響應(yīng)度和子載波數(shù)量這些系統(tǒng)參數(shù)對能效與譜效折中的影響。最后,仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論推導(dǎo)結(jié)果;對于非線性LED狀態(tài),通過建立非線性LED多項(xiàng)式模型,推導(dǎo)了高信干噪比下的能效-譜效的關(guān)系閉合表達(dá)式,然后分析了非線性因子對能效與譜效的影響,并通過仿真進(jìn)行驗(yàn)證。
【圖文】：

VLC場景示意圖
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.1

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本文編號：2653897