本文關(guān)鍵詞：基于LED室內(nèi)可見(jiàn)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(jiàn)光通信是一種在白光LED技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的新興無(wú)線光通信技術(shù),它以光信號(hào)為載體,通過(guò)大氣作為傳輸媒質(zhì),進(jìn)行光信號(hào)傳輸構(gòu)建無(wú)線光網(wǎng)絡(luò),是對(duì)現(xiàn)有射頻技術(shù)的有效補(bǔ)充,具有安全性高、無(wú)需頻譜認(rèn)證、傳輸速率高等特點(diǎn),已成為面對(duì)目前頻譜危機(jī)及光譜資源激烈競(jìng)爭(zhēng)的嚴(yán)峻形勢(shì)下的光譜資源開發(fā)利用的關(guān)鍵技術(shù)之一。作為室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分,光學(xué)發(fā)射天線和接收天線,其性能優(yōu)劣直接影響到整個(gè)通信系統(tǒng)的可靠性和信號(hào)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(duì)室內(nèi)辦公條件下的寬敞照明及應(yīng)用在醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、臺(tái)燈等短距離局部照明場(chǎng)景下的光源布局進(jìn)行系統(tǒng)地研究。具體內(nèi)容如下:1.對(duì)系統(tǒng)白光LED光源進(jìn)行了較為深入的研究,同時(shí)對(duì)信道模型進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹,分別給出兩種鏈路下系統(tǒng)的光照度、脈沖響應(yīng)、直流增益和接收功率的理論計(jì)算模型。并對(duì)系統(tǒng)的噪聲、信噪比及碼間干擾進(jìn)行了分析和討論。2.討論了室內(nèi)辦公條件的光源布局設(shè)計(jì),在初始布局基礎(chǔ)上采用照度均方差最小化評(píng)價(jià)指標(biāo)及基于保證室內(nèi)辦公照明標(biāo)準(zhǔn)的最佳節(jié)能室內(nèi)光源布局優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,定量計(jì)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(chǎng)角變化的關(guān)系,給出避免盲區(qū)、兼顧高信噪比及減小碼間干擾的光學(xué)接收天線視場(chǎng)角的合理選取范圍為40o—50o。并據(jù)此用MATLAB GUI設(shè)計(jì)了一款室內(nèi)可見(jiàn)光通信光源布局對(duì)照度與功率影響仿真軟件,用戶通過(guò)對(duì)功能按鈕的切換便可觀察到相應(yīng)分布,對(duì)室內(nèi)LED光源布局有指導(dǎo)功能。3.提出基于三種算法的適用于醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、室內(nèi)臺(tái)燈的短距離局部照明場(chǎng)景下的光源布局設(shè)計(jì),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(shè)計(jì)原理、基本流程等。在局部照明條件下給出照度計(jì)算模型和經(jīng)三種算法計(jì)算后的優(yōu)化坐標(biāo)點(diǎn)分布。并利用Trace pro軟件對(duì)光源分布進(jìn)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(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析,分析每種算法的適應(yīng)性及優(yōu)缺點(diǎn),進(jìn)而說(shuō)明結(jié)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(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】：可見(jiàn)光通信 光源布局 光照度分布 光學(xué)天線視場(chǎng)角 SAHG算法
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)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(xué)接收天線19-23
• 1.3 課題研究?jī)?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(qiáng)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(yīng)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(jié)34-35
• 第3章 基于室內(nèi)VLC系統(tǒng)的辦公照明布局設(shè)計(jì)與分析35-55
• 3.1 LED光源布局設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)38-41
• 3.3 接收端功率仿真分析41-45
• 3.3.1 相對(duì)峰值功率偏差41
• 3.3.2 優(yōu)化布局與初始布局對(duì)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(xué)天線視場(chǎng)角分析50-51
• 3.5 MATLAB GUI界面設(shè)計(jì)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(shuō)明53
• 3.6 本章小結(jié)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(jìn)化和進(jìn)化算法55-56
• 4.1.2 基本概念和運(yùn)算流程56-57
• 4.1.3 構(gòu)成要素57-60
• 4.1.4 算法應(yīng)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(yùn)算流程61-62
• 4.2.3 算法實(shí)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(yùn)算流程64-65
• 4.4 本章小結(jié)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(jiǎn)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(xué)分布模型68-69
• 5.2.2 適應(yīng)度函數(shù)的構(gòu)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(jié)果對(duì)比分析78-80
• 5.4 本章小結(jié)80-81
• 第6章 總結(jié)與展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-88
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單88-89
• 致謝89

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本文編號(hào)：394093