本文關(guān)鍵詞：室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)信道測量與建模，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于LED燈的室內(nèi)可見光通信(VLC),因其具有諸多優(yōu)勢,近年來成為無線通信領(lǐng)域的研究熱點。本文研究室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)的信道模型,以及室內(nèi)信號分布優(yōu)化問題,并對模擬收發(fā)機進行了設(shè)計。全文工作如下：一、室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)的信道特性測量與模型。在室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)中,信號經(jīng)歷了電信號、光信號、電信號三個過程,其中在電信號傳輸時的電信道特性主要由光電器件決定,本文實測了最終系統(tǒng)中所使用的LED燈以及PIN光電二極管特性；在光信號傳輸時的光信道特性主要由LED輻射特性以及光的傳輸特性決定,本文對LED輻射特性以及光傳輸特性進行了分析。二、將室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)的信道拆分為光信道和電信道分別分析。針對光信道,參考室內(nèi)紅外光通信的信道模型,采用Caruthers在2002年提出的迭代算法分別計算直射徑?jīng)_激響應(yīng)和反射徑?jīng)_激響應(yīng),最終仿真得到光信道整體沖激響應(yīng)；針對電信道,因LED燈在進行電光轉(zhuǎn)換時存在非線性現(xiàn)象,所以使用不同方法對線性電信道和非線性電信道分別建模,當LED工作在線性區(qū)時,利用PN序列測量了電信道的時域沖激響應(yīng),建立了電信道的線性模型；當LED工作在非線性區(qū)時,通過網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量數(shù)據(jù),利用Three-Box模型建立了電信道的非線性信道模型。三、對于由光信道特性引起的室內(nèi)光照度和光功率分布不均勻問題,提出了基于遺傳算法全局搜索和快速收斂能力而實現(xiàn)的通過功率控制因子控制發(fā)射機發(fā)射功率的方案。該方案旨在通過控制不同位置LED陣列的發(fā)送功率來實現(xiàn)室內(nèi)同一接收平面均勻分布的光功率和光照度。仿真結(jié)果表明,該方案能夠很好地實現(xiàn)室內(nèi)光照度和光功率分布的均勻性,并且在不同光源布局配置下,都有很好的適用性。四、設(shè)計并實現(xiàn)了室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)的模擬收發(fā)前端。本文給出了實際室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)模擬收發(fā)前端的設(shè)計思路,之后詳細給出了發(fā)射機和接收機的具體實現(xiàn)方案,并最終完成了收發(fā)機的制作與調(diào)試,最后利用網(wǎng)絡(luò)分析儀測量了該硬件平臺的頻率特性。
【關(guān)鍵詞】：可見光通信 信道建模 Three-Box模型 信號優(yōu)化分布 硬件設(shè)計
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 縮略語14-15
• 第1章 緒論15-23
• 1.1 論文研究背景15-20
• 1.1.1 可見光通信技術(shù)概括15-18
• 1.1.2 可見光通信系統(tǒng)信道建模18-20
• 1.1.3 可見光通信系統(tǒng)光源優(yōu)化分布20
• 1.2 本文的研究工作和章節(jié)安排20-23
• 1.2.1 本文的研究工作20-21
• 1.2.2 章節(jié)安排21-23
• 第2章 室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)信道特性23-35
• 2.1 引言23
• 2.2 室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)概述23-27
• 2.2.1 光通信與傳統(tǒng)無線通信對比23-25
• 2.2.2 室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)信道特性25-27
• 2.3 光電器件27-33
• 2.3.1 LED基本特性27-32
• 2.3.2 光電二極管基本特性32-33
• 2.4 系統(tǒng)噪聲簡介33-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第3章 室內(nèi)可見光通信信道測量與建模35-55
• 3.1 引言35-36
• 3.2 光信道建模36-42
• 3.2.1 光信道特征36-37
• 3.2.2 直射徑?jīng)_激響應(yīng)37-38
• 3.2.3 反射徑?jīng)_激響應(yīng)38
• 3.2.4 光信道整體沖激響應(yīng)38-39
• 3.2.5 仿真分析39-42
• 3.3 電信道建模42-53
• 3.3.1 使用實測數(shù)據(jù)建立線性信道模型43-45
• 3.3.2 使用實測數(shù)據(jù)建立非線性信道模型45-53
• 3.4 整體信道分析53-54
• 3.5 本章小結(jié)54-55
• 第4章 室內(nèi)可見光通信信號分布優(yōu)化55-73
• 4.1 引言55
• 4.2 接收平面光照度和光功率描述55-57
• 4.2.1 接收平面光照度55-56
• 4.2.2 接收平面光功率56-57
• 4.3 典型室內(nèi)光源布局仿真分析57-63
• 4.3.1 室內(nèi)模型參數(shù)57-58
• 4.3.2 典型LED陣列方案仿真分析58-63
• 4.4 利用遺傳算法優(yōu)化光照度和光功率分布63-71
• 4.4.1 優(yōu)化問題63-64
• 4.4.2 遺傳算法64-65
• 4.4.3 遺傳算法基本設(shè)定65-67
• 4.4.4 遺傳算法仿真表現(xiàn)分析67-71
• 4.5 本章小結(jié)71-73
• 第5章 室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)模擬收發(fā)機硬件設(shè)計73-85
• 5.1 引言73
• 5.2 室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)模擬硬件設(shè)計73-82
• 5.2.1 模擬硬件總體方案設(shè)計73-74
• 5.2.2 發(fā)射機模擬硬件設(shè)計74-78
• 5.2.3 接收機模擬硬件設(shè)計78-82
• 5.3 性能測量82-84
• 5.4 本章小結(jié)84-85
• 第6章 總結(jié)與展望85-87
• 6.1 本文的研究成果85
• 6.2 進一步研究的方向85-87
• 參考文獻87-91
• 碩士期間發(fā)表的學術(shù)論文及參與的科研項目91-93
• 致謝93

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