本文關鍵詞：基于LED室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)的光源布局優(yōu)化研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：可見光通信是一種在白光LED技術上發(fā)展起來的新興無線光通信技術,它以光信號為載體,通過大氣作為傳輸媒質,進行光信號傳輸構建無線光網(wǎng)絡,是對現(xiàn)有射頻技術的有效補充,具有安全性高、無需頻譜認證、傳輸速率高等特點,已成為面對目前頻譜危機及光譜資源激烈競爭的嚴峻形勢下的光譜資源開發(fā)利用的關鍵技術之一。作為室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)的主要構成部分,光學發(fā)射天線和接收天線,其性能優(yōu)劣直接影響到整個通信系統(tǒng)的可靠性和信號傳輸?shù)姆�(wěn)定性。光源布局很大程度決定了發(fā)射天線的性能。因此本文主要針對室內(nèi)辦公條件下的寬敞照明及應用在醫(yī)院、機場、臺燈等短距離局部照明場景下的光源布局進行系統(tǒng)地研究。具體內(nèi)容如下:1.對系統(tǒng)白光LED光源進行了較為深入的研究,同時對信道模型進行了簡要介紹,分別給出兩種鏈路下系統(tǒng)的光照度、脈沖響應、直流增益和接收功率的理論計算模型。并對系統(tǒng)的噪聲、信噪比及碼間干擾進行了分析和討論。2.討論了室內(nèi)辦公條件的光源布局設計,在初始布局基礎上采用照度均方差最小化評價指標及基于保證室內(nèi)辦公照明標準的最佳節(jié)能室內(nèi)光源布局優(yōu)化設計方案,定量計算直射視距鏈路和包含非直射視距鏈路下室內(nèi)桌面的照度分布、接收器接收功率分布。分析信噪比及碼間干擾隨視場角變化的關系,給出避免盲區(qū)、兼顧高信噪比及減小碼間干擾的光學接收天線視場角的合理選取范圍為40o—50o。并據(jù)此用MATLAB GUI設計了一款室內(nèi)可見光通信光源布局對照度與功率影響仿真軟件,用戶通過對功能按鈕的切換便可觀察到相應分布,對室內(nèi)LED光源布局有指導功能。3.提出基于三種算法的適用于醫(yī)院、機場、室內(nèi)臺燈的短距離局部照明場景下的光源布局設計,分別介紹遺傳(GA)算法、模擬退火(SA)算法以及模擬退火混合遺傳(SAHG)算法的思想、設計原理、基本流程等。在局部照明條件下給出照度計算模型和經(jīng)三種算法計算后的優(yōu)化坐標點分布。并利用Trace pro軟件對光源分布進行了模擬仿真,分析了三種算法下光照度面得到的照度值、光通量等參數(shù)。最后對仿真結果進行了對比分析,分析每種算法的適應性及優(yōu)缺點,進而說明結合GA和SA算法優(yōu)良性能的SAHG算法適用于室內(nèi)VLC系統(tǒng)的多光源布局設計。
【關鍵詞】：可見光通信 光源布局 光照度分布 光學天線視場角 SAHG算法
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-25
• 1.1 研究背景和意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢15-23
• 1.2.1 室內(nèi)VLC系統(tǒng)15-18
• 1.2.2 室內(nèi)VLC系統(tǒng)光源18-19
• 1.2.3 室內(nèi)VLC系統(tǒng)光學接收天線19-23
• 1.3 課題研究內(nèi)容23-25
• 第2章 室內(nèi)VLC系統(tǒng)光源及信道模型研究25-35
• 2.1 白光LED光源25-28
• 2.1.1 白光LED的發(fā)光原理25-26
• 2.1.2 LED的光譜特性26
• 2.1.3 LED的空間輻射特性及發(fā)光強度26-28
• 2.2 室內(nèi)VLC系統(tǒng)信道模型28-32
• 2.2.1 室內(nèi)VLC系統(tǒng)鏈路模型28
• 2.2.2 LOS和NLOS光照度28-29
• 2.2.3 LOS和NLOS的脈沖響應29-31
• 2.2.4 LOS和NLOS直流增益和接收功率31-32
• 2.3 室內(nèi)VLC信道信噪比及碼間干擾分布32-34
• 2.3.1 噪聲及信噪比32-33
• 2.3.2 碼間干擾33-34
• 2.4 本章小結34-35
• 第3章 基于室內(nèi)VLC系統(tǒng)的辦公照明布局設計與分析35-55
• 3.1 LED光源布局設計35-38
• 3.1.1 鏈路模型35-36
• 3.1.2 室內(nèi)VLC系統(tǒng)辦公照明仿真參數(shù)36-37
• 3.1.3 照度均方差與均勻照明率37-38
• 3.2 接收端照度分布38-41
• 3.2.1 LOS鏈路下照度分布38
• 3.2.2 優(yōu)化布局設計38-41
• 3.3 接收端功率仿真分析41-45
• 3.3.1 相對峰值功率偏差41
• 3.3.2 優(yōu)化布局與初始布局對比分析41-45
• 3.4 系統(tǒng)信噪比及碼間干擾45-51
• 3.4.1 信噪比仿真分析45-49
• 3.4.2 碼間干擾仿真分析49-50
• 3.4.3 光學天線視場角分析50-51
• 3.5 MATLAB GUI界面設計51-53
• 3.5.1 軟件開發(fā)環(huán)境51-52
• 3.5.2 光源布局仿真軟件功能介紹52-53
• 3.5.3 軟件使用說明53
• 3.6 本章小結53-55
• 第4章 遺傳、模擬退火及模擬退火混合遺傳算法概述55-67
• 4.1 遺傳算法基本原理55-61
• 4.1.1 生物進化和進化算法55-56
• 4.1.2 基本概念和運算流程56-57
• 4.1.3 構成要素57-60
• 4.1.4 算法應用60-61
• 4.2 模擬退火算法基本原理61-64
• 4.2.1 算法概述61
• 4.2.2 運算流程61-62
• 4.2.3 算法實現(xiàn)形式62-64
• 4.3 模擬退火混合遺傳算法基本原理64-65
• 4.3.1 算法的提出思想64
• 4.3.2 運算流程64-65
• 4.4 本章小結65-67
• 第5章 基于三種算法的VLC系統(tǒng)局部照明優(yōu)化布局研究67-81
• 5.1 TracePro軟件簡介67-68
• 5.2 VLC系統(tǒng)局部照明仿真模型68-69
• 5.2.1 光照度數(shù)學分布模型68-69
• 5.2.2 適應度函數(shù)的構造69
• 5.3 三種算法的光源布局仿真分析69-80
• 5.3.1 基于GA算法的仿真69-73
• 5.3.2 基于SA算法的仿真73-76
• 5.3.3 基于SAHG算法的仿真76-78
• 5.3.4 仿真結果對比分析78-80
• 5.4 本章小結80-81
• 第6章 總結與展望81-83
• 參考文獻83-88
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單88-89
• 致謝89

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