頻譜資源不受限制、設(shè)備成本低以及與現(xiàn)有無(wú)線電磁波通信互不干擾等特點(diǎn)使可見(jiàn)光通信成為擴(kuò)充無(wú)線通信系統(tǒng)容量、提升通信覆蓋率的一種重要候選技術(shù)。多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技術(shù)對(duì)無(wú)線電磁波通信系統(tǒng)通信容量的大幅度提升為室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)傳輸方案的設(shè)計(jì)提供了重要的參考和借鑒,室內(nèi)多光源布局的天然條件更加便利了MIMO技術(shù)在室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。然而,室內(nèi)可見(jiàn)光獨(dú)特的傳輸特性和傳輸環(huán)境使得目前成熟應(yīng)用于無(wú)線電磁波通信系統(tǒng)的多用戶MIMO技術(shù)無(wú)法直接應(yīng)用于室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中。論文結(jié)合室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)自身特性,對(duì)多用戶MIMO技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究,取得的主要?jiǎng)?chuàng)新性成果包括:1)論文用信道矩陣行向量間相關(guān)系數(shù)和信道相關(guān)矩陣條件數(shù)兩個(gè)指標(biāo)給出了室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)MIMO信道相關(guān)性的量化指示。理論和仿真分析均表明:在室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中,同一用戶不同接收光電二極管(Photo-Diode,PD)對(duì)應(yīng)的信道高度相關(guān),即便采用了角分集處理的方法,信道相關(guān)性依舊很高;2)結(jié)合室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)光源分布特性,論文針對(duì)單個(gè)用戶配置單個(gè)PD的多用戶多輸入單輸出(Multiple-User Multiple-Input Single-Output,MU-MISO)MIMO架構(gòu)提出了基于接入點(diǎn)(Access Points,AP)分類(lèi)的MIMO發(fā)射方案。該方案對(duì)系統(tǒng)的AP進(jìn)行區(qū)分,只對(duì)傳輸信號(hào)存在相互干擾的信道所對(duì)應(yīng)AP的發(fā)射信號(hào)做干擾消除預(yù)編碼處理,不僅降低了計(jì)算復(fù)雜度,還可以提升發(fā)射端的功率利用率。理論分析和仿真結(jié)果都表明,相比現(xiàn)有的AP統(tǒng)一處理方案,基于AP分類(lèi)的MIMO發(fā)射方案具有更高的系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率;3)論文針對(duì)單個(gè)用戶配置多個(gè)PD的多用戶多輸入多輸出(Multiple-User Multiple-Input Multiple-Output,MU-MIMO)MIMO架構(gòu)提出了冪法聯(lián)合BD預(yù)編碼方案。該方案采用迭代計(jì)算取代現(xiàn)有算法中的SVD分解來(lái)求取矩陣最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量,從而大大降低計(jì)算復(fù)雜度。仿真結(jié)果表明,冪法聯(lián)合BD預(yù)編碼方案具有與現(xiàn)有的BD預(yù)編碼方案相當(dāng)?shù)南到y(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率;4)針對(duì)多用戶MIMO技術(shù)在不同場(chǎng)景下的應(yīng)用,論文提出了等效迫零(Zero Force,ZF)預(yù)編碼方案和增強(qiáng)型等效ZF預(yù)編碼方案。仿真分析結(jié)果表明,等效ZF預(yù)編碼方案中單個(gè)用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率比較高,且具有更低的計(jì)算復(fù)雜度,但是系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率沒(méi)有優(yōu)勢(shì);增強(qiáng)型等效ZF預(yù)編碼方案單個(gè)用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率沒(méi)有優(yōu)勢(shì),但是具有更高的系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率。這兩種方案可以應(yīng)用到不同的場(chǎng)景:增強(qiáng)型等效ZF預(yù)編碼方案適合于用戶密集的室內(nèi)環(huán)境,等效ZF預(yù)編碼方案適合于用戶較少的室內(nèi)場(chǎng)景。
【學(xué)位單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TN929.1
【部分圖文】：

1 緒論1.1 研究背景及意義從 20 世紀(jì) 80 年代誕生的第一代移動(dòng)通信到目前馬上要進(jìn)入的第五代移動(dòng)通信，實(shí)現(xiàn)任何人（Anyone）在任何時(shí)間（Anytime）、任何地點(diǎn)（Anywhere）進(jìn)行任何方式（Anyhow）的通信一直是人類(lèi)追求的目標(biāo)。頻譜是移動(dòng)通信最重要的資源，獲得更多頻譜意味著可以提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更好的用戶體驗(yàn)。第四代及其之前的移動(dòng)通信主要以無(wú)線電波頻段為載體實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。無(wú)線電波頻段只是所有電磁波頻譜中的一小部分，除此之外還有更廣泛的波段存在，如圖 1-1 所示。受技術(shù)局限，之前無(wú)線電波頻段之外的頻段很少被考慮用作大規(guī)模的移動(dòng)通信。日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求和越來(lái)越匱乏的可用無(wú)線電波頻譜資源之間的矛盾促使人們尋求無(wú)線通信系統(tǒng)新的可能的解決方案。隨著人類(lèi)認(rèn)知的不斷開(kāi)闊和技術(shù)的不斷革新，研究者們?cè)诒M可能提高現(xiàn)有無(wú)線電波頻譜利用率的同時(shí)，也在探索利用無(wú)線電波之外的頻段頻譜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目尚行浴?

圖 2-4 LOS 徑信道脈沖響應(yīng)LED光通道4光通道3L接收端3r4r1r2r1 2 3 4 1h2h2h圖 2-5 NLOS 模型信號(hào)傳輸路徑下，一個(gè) LED 到一個(gè) PD 的信道沖激響應(yīng)由直達(dá)達(dá)的 NLOS 徑分量共同組成，計(jì)算式為：

圖 2-6 一次反射徑信道脈沖響應(yīng)點(diǎn)鏈路信道的直流增益為：2( 1)cos ( ) cos( )rect( )2 FOVmm Ahd 影響及散熱等因素，目前市場(chǎng)上主流商業(yè)白光 L個(gè) LED 的發(fā)光強(qiáng)度通常無(wú)法滿足室內(nèi)光照度的多個(gè)小功率的 LED 組成的 LED 陣列。實(shí)際場(chǎng)景和圓陣陣列分布[99,100]。根據(jù) LED 的配光曲線，方列中 LED 則均勻分布在圓上，如圖 2-7 所示。LED

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本文編號(hào)：2834272