可見(jiàn)光通信LED非線性失真分析及抑制方法研究
發(fā)布時(shí)間:2022-01-07 07:28
隨著當(dāng)今無(wú)線通信技術(shù)的不斷演進(jìn),用戶對(duì)高速率、大容量的多媒體無(wú)線數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的需求的日益激增,導(dǎo)致無(wú)線電頻譜資源愈加緊缺,并且作為無(wú)線通信主要技術(shù)的射頻(RF)通信還面臨著嚴(yán)重的電磁干擾、信號(hào)不穩(wěn)、帶寬狹窄、能耗高等固有的缺陷?梢(jiàn)光通信(VLC)技術(shù)恰逢其時(shí)地迎合了技術(shù)演進(jìn)的趨勢(shì),利用波長(zhǎng)在380780nm范圍的可見(jiàn)光波段作為數(shù)據(jù)傳輸載體,在介質(zhì)中傳輸信號(hào)。相比RF,VLC頻譜資源近乎無(wú)限,具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、綠色安全、成本低、保密性高等優(yōu)勢(shì)。然而VLC技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱没具有諸多挑戰(zhàn),比如,缺少公認(rèn)的信道模型、發(fā)光二極管(LED)的非線性、多徑干擾和背景光干擾等。其中LED非線性導(dǎo)致的信號(hào)失真是制約VLC技術(shù)發(fā)展的主要瓶頸之一,LED非線性失真的抑制技術(shù)是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。本文以分析并抑制LED非線性對(duì)系統(tǒng)性能影響為目標(biāo)開(kāi)展研究,具體內(nèi)容如下:1.LED非線性特性會(huì)使可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的誤差矢量幅度(EVM)和比特誤碼率(BER)性能劣化,因此必須要對(duì)非線性失真的影響程度進(jìn)行分析和研究。介紹了基于非線性LED的光正交頻分復(fù)用(O-OFDM)VLC系統(tǒng)原理,并推...
【文章來(lái)源】:蘭州理工大學(xué)甘肅省
【文章頁(yè)數(shù)】:61 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
可見(jiàn)光通
室內(nèi)可見(jiàn)
碩士學(xué)位論文9第2章室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)2.1室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)工作原理室內(nèi)可見(jiàn)光通信屬于光無(wú)線通信的范疇,其主要利用頻段在380nm780nm的可見(jiàn)光作為信號(hào)的載波進(jìn)行信息的傳遞,其基本原理如圖2.1所示。系統(tǒng)主要由發(fā)送端和接收端兩大模塊組成,發(fā)送端的原始二進(jìn)制比特信息流經(jīng)過(guò)編碼調(diào)制、映射、并串轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換等操作,添加直流偏置后輸入到驅(qū)動(dòng)電路,對(duì)白光LED進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制,LED的發(fā)光強(qiáng)度隨輸入模擬電信號(hào)的幅度而變化,以數(shù)字信號(hào)“0”和“1”表示LED的亮和滅,將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)在信道中傳輸。接收端探測(cè)器(Photodetector,PD)接收光信號(hào)并進(jìn)行光/電轉(zhuǎn)換,然后經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換、串并轉(zhuǎn)換等將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),再將電信號(hào)輸入到解調(diào)器解調(diào)出原始信號(hào)。電信號(hào)電信號(hào)直流偏置光強(qiáng)度LED光電探測(cè)器(正實(shí)數(shù))信號(hào)處理圖2.1室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)圖可見(jiàn)光通信系統(tǒng)發(fā)送端與接收端采用圖2.2所示的光強(qiáng)度調(diào)制直接檢測(cè)(Intensitymodulation/Directdetection,IM/DD)技術(shù)。發(fā)送端調(diào)制信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光,得到強(qiáng)度隨驅(qū)動(dòng)信號(hào)變化而變化的光信號(hào)。接收端光電檢測(cè)器探測(cè)并接收大量短波長(zhǎng)的光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào),過(guò)程中的光電流大小和瞬時(shí)光功率成正比。IM/DD即是對(duì)強(qiáng)度調(diào)制的光信號(hào)直接進(jìn)行包絡(luò)檢測(cè),可通過(guò)光電探測(cè)器直接恢復(fù)出原信號(hào);發(fā)送端用信號(hào)調(diào)制光載波的強(qiáng)度,接收端用檢測(cè)器直接檢測(cè)光信號(hào)的方式;贗M/DD的光傳輸系統(tǒng)具有成本相對(duì)低廉、可靠性較高的優(yōu)勢(shì),不僅在傳統(tǒng)高速長(zhǎng)距離的有線光通信系統(tǒng)中被廣泛利用,而且在自由空間光無(wú)線通信也具有實(shí)現(xiàn)較容易的優(yōu)勢(shì)。隨著光傳輸接入技術(shù)需求的上升,IM/DD應(yīng)用潛力更加明顯。驅(qū)動(dòng)電流輸入信號(hào)光源LED/LD光功率接收端輸出信號(hào)光探測(cè)器(PIN、APD)外部?
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]白光LED光譜特性及司辰節(jié)律因子[J]. 沈雪華,陳煥庭,陳賜海,林惠川,李燕,陳福昌. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2019(12)
[2]The design and performance analysis of optical wireless ACO-MC-CDMA system in the presence of clipping noise[J]. Kejun JIA,Li HAO. Science China(Information Sciences). 2018(02)
[3]基于改進(jìn)蟻群優(yōu)化算法的多LED通信光功率優(yōu)化[J]. 劉保林,陳浩楠,李逸超. 半導(dǎo)體光電. 2017(05)
[4]高速VLC系統(tǒng)中LED直流偏置對(duì)系統(tǒng)誤碼率的影響[J]. 李慧宇,陳雄斌,李洪磊,毛旭瑞,陳弘達(dá). 半導(dǎo)體光電. 2016(04)
[5]基于白光LED可見(jiàn)光通信的音頻傳輸系統(tǒng)[J]. 李志全,謝銳杰,王聰,劉同磊,李文超,顧而丹,牛力勇. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2016(07)
[6]降低可見(jiàn)光通信不均勻限幅正交頻分復(fù)用系統(tǒng)非線性限幅失真的功率分配方法[J]. 陸慶峰,季新生,黃開(kāi)枝,羅文宇. 光學(xué)學(xué)報(bào). 2014(07)
[7]可見(jiàn)光通信的研究[J]. 陳特,劉璐,胡薇薇. 中興通訊技術(shù). 2013(01)
[8]LED非線性對(duì)基于正交頻分復(fù)用可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的影響[J]. 楊宇,張建昆,劉博,陳弘達(dá). 中國(guó)激光. 2011(08)
[9]AlGaN基PIN光電探測(cè)器的模型與模擬[J]. 張春福,郝躍,張金鳳,龔欣. 半導(dǎo)體學(xué)報(bào). 2005(08)
[10]InGaAs PIN光電探測(cè)器的暗電流特性研究[J]. 郝國(guó)強(qiáng),張永剛,劉天東,李愛(ài)珍. 半導(dǎo)體光電. 2004(05)
本文編號(hào):3574108
【文章來(lái)源】:蘭州理工大學(xué)甘肅省
【文章頁(yè)數(shù)】:61 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
可見(jiàn)光通
室內(nèi)可見(jiàn)
碩士學(xué)位論文9第2章室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)2.1室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)工作原理室內(nèi)可見(jiàn)光通信屬于光無(wú)線通信的范疇,其主要利用頻段在380nm780nm的可見(jiàn)光作為信號(hào)的載波進(jìn)行信息的傳遞,其基本原理如圖2.1所示。系統(tǒng)主要由發(fā)送端和接收端兩大模塊組成,發(fā)送端的原始二進(jìn)制比特信息流經(jīng)過(guò)編碼調(diào)制、映射、并串轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換等操作,添加直流偏置后輸入到驅(qū)動(dòng)電路,對(duì)白光LED進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制,LED的發(fā)光強(qiáng)度隨輸入模擬電信號(hào)的幅度而變化,以數(shù)字信號(hào)“0”和“1”表示LED的亮和滅,將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)在信道中傳輸。接收端探測(cè)器(Photodetector,PD)接收光信號(hào)并進(jìn)行光/電轉(zhuǎn)換,然后經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換、串并轉(zhuǎn)換等將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),再將電信號(hào)輸入到解調(diào)器解調(diào)出原始信號(hào)。電信號(hào)電信號(hào)直流偏置光強(qiáng)度LED光電探測(cè)器(正實(shí)數(shù))信號(hào)處理圖2.1室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)圖可見(jiàn)光通信系統(tǒng)發(fā)送端與接收端采用圖2.2所示的光強(qiáng)度調(diào)制直接檢測(cè)(Intensitymodulation/Directdetection,IM/DD)技術(shù)。發(fā)送端調(diào)制信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光,得到強(qiáng)度隨驅(qū)動(dòng)信號(hào)變化而變化的光信號(hào)。接收端光電檢測(cè)器探測(cè)并接收大量短波長(zhǎng)的光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào),過(guò)程中的光電流大小和瞬時(shí)光功率成正比。IM/DD即是對(duì)強(qiáng)度調(diào)制的光信號(hào)直接進(jìn)行包絡(luò)檢測(cè),可通過(guò)光電探測(cè)器直接恢復(fù)出原信號(hào);發(fā)送端用信號(hào)調(diào)制光載波的強(qiáng)度,接收端用檢測(cè)器直接檢測(cè)光信號(hào)的方式;贗M/DD的光傳輸系統(tǒng)具有成本相對(duì)低廉、可靠性較高的優(yōu)勢(shì),不僅在傳統(tǒng)高速長(zhǎng)距離的有線光通信系統(tǒng)中被廣泛利用,而且在自由空間光無(wú)線通信也具有實(shí)現(xiàn)較容易的優(yōu)勢(shì)。隨著光傳輸接入技術(shù)需求的上升,IM/DD應(yīng)用潛力更加明顯。驅(qū)動(dòng)電流輸入信號(hào)光源LED/LD光功率接收端輸出信號(hào)光探測(cè)器(PIN、APD)外部?
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]白光LED光譜特性及司辰節(jié)律因子[J]. 沈雪華,陳煥庭,陳賜海,林惠川,李燕,陳福昌. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2019(12)
[2]The design and performance analysis of optical wireless ACO-MC-CDMA system in the presence of clipping noise[J]. Kejun JIA,Li HAO. Science China(Information Sciences). 2018(02)
[3]基于改進(jìn)蟻群優(yōu)化算法的多LED通信光功率優(yōu)化[J]. 劉保林,陳浩楠,李逸超. 半導(dǎo)體光電. 2017(05)
[4]高速VLC系統(tǒng)中LED直流偏置對(duì)系統(tǒng)誤碼率的影響[J]. 李慧宇,陳雄斌,李洪磊,毛旭瑞,陳弘達(dá). 半導(dǎo)體光電. 2016(04)
[5]基于白光LED可見(jiàn)光通信的音頻傳輸系統(tǒng)[J]. 李志全,謝銳杰,王聰,劉同磊,李文超,顧而丹,牛力勇. 發(fā)光學(xué)報(bào). 2016(07)
[6]降低可見(jiàn)光通信不均勻限幅正交頻分復(fù)用系統(tǒng)非線性限幅失真的功率分配方法[J]. 陸慶峰,季新生,黃開(kāi)枝,羅文宇. 光學(xué)學(xué)報(bào). 2014(07)
[7]可見(jiàn)光通信的研究[J]. 陳特,劉璐,胡薇薇. 中興通訊技術(shù). 2013(01)
[8]LED非線性對(duì)基于正交頻分復(fù)用可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的影響[J]. 楊宇,張建昆,劉博,陳弘達(dá). 中國(guó)激光. 2011(08)
[9]AlGaN基PIN光電探測(cè)器的模型與模擬[J]. 張春福,郝躍,張金鳳,龔欣. 半導(dǎo)體學(xué)報(bào). 2005(08)
[10]InGaAs PIN光電探測(cè)器的暗電流特性研究[J]. 郝國(guó)強(qiáng),張永剛,劉天東,李愛(ài)珍. 半導(dǎo)體光電. 2004(05)
本文編號(hào):3574108
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