可見光通信(Visible light communications,VLC)是指待傳輸信息比特經(jīng)過編碼調(diào)制,以385THZ-789THZ的可見光為載波,通過LED燈快速閃爍來傳輸信息的一種新型無線通信方式。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需同時(shí)兼顧照明和通信的雙重作用,因此需采用多LED陣列布局來保證照明,及多陣列協(xié)同傳輸編碼技術(shù)來保證通信有效性及可靠性。本文對(duì)光源布局、信息空域和時(shí)域編碼、級(jí)聯(lián)編碼等技術(shù)展開深入研究,具體工作內(nèi)容如下:首先,以4m×4m×3m的室內(nèi)房間為實(shí)驗(yàn)仿真模型,通過對(duì)LED發(fā)光原理的研究并參考朗伯衰減模型建立了可見光室內(nèi)傳輸信道模型,數(shù)值計(jì)算出室內(nèi)接收平面的光照度分布及均勻性,得出在相同的功耗條件下4LED陣列布局的光照度均勻性較3LED陣列提高了15.7%,l且4LED光照度值分布在348.28-462.51Lx之間,符合國際照明標(biāo)準(zhǔn)的300-1500LX。并在大區(qū)域中對(duì)MIMO信道建立自適應(yīng)準(zhǔn)則,結(jié)果表明:自適應(yīng)信道較傳統(tǒng)隨機(jī)信道相比,接收平面上的功率均勻性、平均信噪比和信道容量分別提高13.75%、1.3032dB和17bit/s/Hz,誤碼率均值降低3個(gè)數(shù)量級(jí)。其次,在滿足室內(nèi)照明標(biāo)準(zhǔn)的前提下對(duì)傳輸信息比特進(jìn)行空時(shí)分組編碼,設(shè)計(jì)出不同LED陣列個(gè)數(shù)傳輸信息的正交編碼矩陣,并實(shí)驗(yàn)仿真其系統(tǒng)可靠性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:空時(shí)分組編碼能夠獲得較高的信息傳輸質(zhì)量但是其有效性較差,在4×4MIMO系統(tǒng)中,當(dāng)SNR≥ 8dB時(shí),系統(tǒng)的誤碼性能優(yōu)于10-6,但是系統(tǒng)的頻譜利用率僅有1.5bit/s/Hz。再次,為提高系統(tǒng)的有效性對(duì)待傳輸信息比特進(jìn)行空間調(diào)制編碼,利用其位置信息攜帶傳輸比特來提高信息傳輸效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:空間調(diào)制編碼的頻譜利用率可達(dá)到4 bit/s/Hz,較空時(shí)分組編碼相比提高167%,但其可靠性較差,在SNR=20dB時(shí),4×4MIMO系統(tǒng)的誤碼性能僅能達(dá)到10~(-4)即使選擇性能很好的RS編碼與空間調(diào)制編碼級(jí)聯(lián),系統(tǒng)的可靠性也得不到有效保障。最后,結(jié)合空時(shí)分組編碼和空間調(diào)制編碼在系統(tǒng)可靠性和有效性方面各自的優(yōu)勢(shì),設(shè)計(jì)出空時(shí)分組-空間調(diào)制級(jí)聯(lián)編碼應(yīng)用于可見光MIMO通信中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:STBC-SM級(jí)聯(lián)編碼與空時(shí)分組編碼相比,系統(tǒng)可靠性略有降低但是系統(tǒng)的頻譜利用率可提高50%以上;與空間調(diào)制編碼相比,系統(tǒng)的有效性降低了 25%,但是系統(tǒng)的可靠性可提高大約11dB增益以上。因此,STBC-SM級(jí)聯(lián)編碼有效緩解了可見光MIMO通信中系統(tǒng)傳輸速率和傳輸質(zhì)量的矛盾性問題。
【學(xué)位單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.1
【部分圖文】：

傳統(tǒng)采用的白熾燈和熒光燈的發(fā)光機(jī)理利用物體的熱輻射原理實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)物體的溫度??達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)輻射可見光。而現(xiàn)有的ＬＥＤ光源則采用的是注入式場(chǎng)致發(fā)光技術(shù)，是??在導(dǎo)體兩端施加外部電場(chǎng)作用形成電場(chǎng)勢(shì)能轉(zhuǎn)換為光能的一種技術(shù)。如圖２．１所示為ＬＥＤ??９??

燈的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)圖，列出了?ＬＥＤ燈的組成部分，其中ＬＥＤ芯片是最主要的核心部件，??決定著ＬＥＤ燈能否發(fā)光。??如圖２．２所示為ＬＥＤ芯片工作的發(fā)光原理圖，ＬＥＤ芯片主要由Ｐ型半導(dǎo)體和Ｎ型半??導(dǎo)體以及兩者之間的ＰＮ結(jié)組成，依據(jù)能量守恒定理，在無外加電場(chǎng)作用時(shí)，此時(shí)ＬＥＤ??芯片ＰＮ結(jié)區(qū)內(nèi)部電場(chǎng)勢(shì)能處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，沒有多余的能量釋放和轉(zhuǎn)換，所以ＬＥＤ??燈不發(fā)光。當(dāng)給ＬＥＤ施加了外場(chǎng)正向電壓時(shí)，ＰＮ結(jié)區(qū)的電場(chǎng)勢(shì)能動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)被打破，??使得空間電荷層變窄，加劇了載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，這樣在靠近Ｐ區(qū)的地方高能量態(tài)的電??子與空穴相遇復(fù)合時(shí)就會(huì)產(chǎn)生多余的能量，根據(jù)能量守恒原則和能量轉(zhuǎn)化定理，這些多余??的能量就會(huì)以發(fā)光的形式表現(xiàn)出來，從而實(shí)現(xiàn)了電能到光能的轉(zhuǎn)換［３７］。ＬＥＤ燈根據(jù)其禁??帶寬度的不同還可以發(fā)出不同顏色的光，而且發(fā)光的亮度可以通過施加的電壓大小來調(diào)??節(jié)。當(dāng)把ＬＥＤ外加反向電壓時(shí)

LED燈發(fā)光懊型
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本文編號(hào)：2889142