當(dāng)今急劇增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和無線應(yīng)用迫切地需要新的頻譜資源投入使用,以改善頻譜資源緊缺的現(xiàn)狀,并滿足下一代通信技術(shù)的需要。寬帶可見光通信(VLC),作為一種前景光明的接入技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)極高速的數(shù)據(jù)傳輸,具有節(jié)能、安全、空間復(fù)用率高等優(yōu)點(diǎn)�？梢姽馔ㄐ挪捎脧�(qiáng)度調(diào)制直接檢測(cè)(IM/DD)技術(shù),發(fā)送信號(hào)經(jīng)非線性發(fā)光二極管器件以光強(qiáng)為載體發(fā)送,因而可見光信道具有非線性、非復(fù)數(shù)和非負(fù)數(shù)的“三非”特性。直流偏置光正交頻分復(fù)用(DCO-OFDM)是寬帶可見光通信系統(tǒng)最普遍使用的多載波傳輸方式,能充分利用可見光調(diào)制帶寬,具有頻譜效率高,實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì),受到來自工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。本論文以寬帶可見光通信中的DCO-OFDM為中心,展開相關(guān)的研究和設(shè)計(jì)。論文的主要結(jié)果和貢獻(xiàn)總結(jié)如下:由于光強(qiáng)信號(hào)的單極性,DCO-OFDM中需要引入直流偏置和適當(dāng)?shù)南鞑ㄒ缘玫胶线m的信號(hào)波形。過大的直流偏置會(huì)導(dǎo)致功率浪費(fèi),而過小的直流偏置會(huì)引起削波畸變。因此,需要聯(lián)合優(yōu)化直流偏置和有效功率設(shè)計(jì)輸出信號(hào)波形以平衡削波畸變和系統(tǒng)功耗。在光功率和電功率的約束下,本文分別考慮了平坦信道和色散信道下的信號(hào)波形設(shè)計(jì)問題。在平坦信道下,本文給出了閉式的全局最優(yōu)解,從而深化了對(duì)DCO-OFDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理解,總結(jié)了直流偏置選擇的原則,分析了光功率約束和電功率約束對(duì)系統(tǒng)的影響。在色散信道下提出了最優(yōu)搜索算法和快速算法。本文還結(jié)合具體器件討論了頂部削波對(duì)系統(tǒng)的影響。最后,仿真結(jié)果驗(yàn)證所提出理論方法能夠顯著提升系統(tǒng)性能。多光源可見光通信系統(tǒng)可以為室內(nèi)通信和照明提供無縫覆蓋�；诙喙庠聪到y(tǒng),本文提出了偏置波束成形的全新概念以挖掘多光源寬帶可見光通信系統(tǒng)的潛在優(yōu)勢(shì)。偏置波束成形,顧名思義包括直流偏置和波束成形向量?jī)刹糠?其目的在于實(shí)現(xiàn)多載波(頻率域)系統(tǒng)中多個(gè)光源(空間域)的協(xié)同通信。因此,偏置波束成形的聯(lián)合設(shè)計(jì)包含了直流偏置和波束成形向量的聯(lián)合優(yōu)化。作為聯(lián)合優(yōu)化的基礎(chǔ),本文首先分析了多光源系統(tǒng)的削波效應(yīng),提出了適用于多光源的削波模型。在固定偏置時(shí),本文成功找到了最優(yōu)的波束成形向量的解析形式,并對(duì)其結(jié)構(gòu)做了分析。之后,本文聯(lián)合優(yōu)化了每個(gè)光源的直流偏置,并為平坦信道提供偏置波束成形的閉式全局最優(yōu)解�；谄教剐诺赖慕Y(jié)果,本文為色散信道設(shè)計(jì)了偏置波束成形設(shè)計(jì)的快速算法。通過仿真證實(shí),所提出的設(shè)計(jì)理論方法具有顯著的性能優(yōu)勢(shì)�？梢姽馔ㄐ趴梢苑浅７奖愕亟⒒诜块g的微小區(qū)而無需考慮相互干擾,因此可以在提供多用戶接入的同時(shí)實(shí)現(xiàn)很高的空間復(fù)用率。為了達(dá)到更高的網(wǎng)絡(luò)吞吐量,本文研究了基于正交頻分多址接入(OFDMA)的下行鏈路設(shè)計(jì)問題,考慮了有關(guān)偏置、功率和子載波分配的聯(lián)合優(yōu)化問題。本文將復(fù)雜的系統(tǒng)優(yōu)化問題拆分成容易求解的子問題。首先考慮了多用戶系統(tǒng)中的直流偏置優(yōu)化算法,對(duì)于算法的收斂性和最優(yōu)性做了詳盡的分析和討論。其次,本文研究了多種功率和子載波分配策略,包括了最優(yōu)策略和簡(jiǎn)化算法,以滿足實(shí)際中不同的復(fù)雜度和精度要求。最后,本文設(shè)計(jì)了兩種算法用于聯(lián)合優(yōu)化偏置,功率和子載波分配,并分析了算法的收斂性。仿真驗(yàn)證了所提出理論方法的優(yōu)異性能。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.1
【部分圖文】：

圖 2-1 DCO-OFDM 系統(tǒng)發(fā)射端模塊圖實(shí)數(shù)。先在 b 處對(duì) sn進(jìn)行底部削波得到 sclip,n= clip[sn; b]，其中clip[sn; b] = snsn> b b sn≤ b.(2.1其中 b 是系統(tǒng)的直流偏置。接著，將直流偏置 b 疊加在削波信號(hào) sclip,n上得到 sdc,nsclip,n+ b。時(shí)域信號(hào) sdc,n一般需要加一定長(zhǎng)度的循環(huán)前綴。最后通過數(shù)模轉(zhuǎn)化得到了發(fā)送的模擬信號(hào) sdc(t)。通過光電二極管產(chǎn)生正比于瞬時(shí)光強(qiáng)的電信號(hào) s (t)，并通過模數(shù)轉(zhuǎn)化得到數(shù)字信號(hào)。通過快速傅立葉變換（FFT，fast fourier transform）獲得頻域信號(hào) Sk。利用簡(jiǎn)單的單抽頭均衡技術(shù)將每個(gè)子載波的符號(hào) Sk解調(diào)得到接收比特�？梢姽庑诺揽梢越榫�性準(zhǔn)靜態(tài)信道[24]。其等效頻域信道模型可以表達(dá)為
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本文編號(hào)：2857909