本文關(guān)鍵詞：室內(nèi)MIMO-OFDM可見光通信信道技術(shù)研究

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【摘要】：基于LED的可見光通信能提供高速率、短距離的通信服務(wù),相比WI-FI技術(shù)其通信方式具有高帶寬、高速率、無電磁干擾、極高安全性、建造成本低等優(yōu)點。結(jié)合多輸入多輸出和正交頻分復(fù)用技術(shù)提升可見光通信系統(tǒng)容量與通信速率。VLC系統(tǒng)性能好壞主要取決于室內(nèi)無線信道環(huán)境,由于其室內(nèi)無線信道狀態(tài)是動態(tài)且不可預(yù)測的,增加了對VLC系統(tǒng)進(jìn)行精確分析的難度。其中信道建模、信道優(yōu)化、信道估計是VLC信道的關(guān)鍵技術(shù),因此對MIMO-OFDM的VLC系統(tǒng)進(jìn)行信道關(guān)鍵技術(shù)的研究具有一定的研究意義和應(yīng)用價值。為了解決傳統(tǒng)信道建模求解高階反射復(fù)雜度高,求解困難的問題,本文提出基于反射殘余分量的多輸入多輸出可見光通信系統(tǒng)MIMO-VLC信道建模優(yōu)化。該方法根據(jù)高階次的反射由相對應(yīng)次數(shù)的直射構(gòu)成,通過此求解高階次反射信道直流增益,在多輸入單輸出系統(tǒng)中多個LED光源在接收端光功率進(jìn)行疊加,推廣到MIMO-OFDM系統(tǒng)中并求解信道脈沖響應(yīng)矩陣,完成對MIMO-VLC信道建模優(yōu)化。為了解決單LED光源布局導(dǎo)致接收平面接收光功率和照明強(qiáng)度分布不均勻的問題,利用陣列多LED光源代替單LED光源布局,這種方法能優(yōu)化接收平面接收光功率和照明強(qiáng)度的分布。為了更大程度地減少接收光功率和照明強(qiáng)度的方差,提出在陣列LED光源發(fā)射端配備一組功率調(diào)節(jié)因子,并使用蟻群算法求解出最優(yōu)的一組功率調(diào)節(jié)因子值,進(jìn)一步提高接收平面接收光功率和照明強(qiáng)度的分布均勻性。針對LED可見光通信系統(tǒng)中基于導(dǎo)頻的信道估計問題,提出了一種自適應(yīng)MIMO-OFDM可見光通信系統(tǒng)信道估計算法。首先確定信噪比的臨界閾值,當(dāng)信噪比低于臨界閾值時,使用離散傅里葉變換改進(jìn)最小均方誤差信道估計算法。信噪比高于臨界閾值,使用分布式壓縮感知正交匹配追蹤算法進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu),進(jìn)而估計和恢復(fù)信道脈沖響應(yīng)矩陣。另外,在每章的最后對所提方法進(jìn)行了仿真分析,仿真結(jié)果也驗證了本文方案的可行性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：信號處理 可見光通信 多輸入多輸出 信道建模 信道估計
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 注釋表9-12
• 第1章 緒論12-26
• 1.1 可見光通信介紹12-13
• 1.2 研究背景及意義13-15
• 1.3 室內(nèi)VLC系統(tǒng)組成15-18
• 1.3.1 VLC系統(tǒng)原理15-16
• 1.3.2 可見光通信國內(nèi)外研究趨勢16-17
• 1.3.3 可見光通信關(guān)鍵技術(shù)研究17-18
• 1.4 室內(nèi)可見光通信信道建模研究概況18-19
• 1.5 MIMO-OFDM室內(nèi)VLC信道估計研究概況19-22
• 1.5.1 OFDM通信技術(shù)19-20
• 1.5.2 MIMO通信技術(shù)20-21
• 1.5.3 MIMO-OFDM室內(nèi)VLC信道估計21-22
• 1.6 本文研究重點及創(chuàng)新點說明22-23
• 1.7 課題來源23-24
• 1.8 論文組織結(jié)構(gòu)及安排24-26
• 第2章 室內(nèi)MIMO-OFDM可見光通信系統(tǒng)信道理論基礎(chǔ)26-40
• 2.1 信道鏈路鏈接方式26-28
• 2.1.1 幾種常見信道鏈路26
• 2.1.2 視距鏈路與非視距鏈路26-28
• 2.2 室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)無線信道28-30
• 2.2.1 室內(nèi)可見光通信信道特性28
• 2.2.2 室內(nèi)可見光通信信道模型28-30
• 2.3 基于導(dǎo)頻的MIMO-OFDM室內(nèi)可見光系統(tǒng)信道估計30-39
• 2.3.1 最小二乘信道估計32-33
• 2.3.2 最小均方誤差信道估計33-34
• 2.3.3 LS與MMSE信道估計性能34-35
• 2.3.4 基于壓縮感知稀疏表示的信道估計理論基礎(chǔ)35-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 第3章 基于反射殘余分量MIMO-VLC信道建模優(yōu)化40-49
• 3.1 引言40
• 3.2 室內(nèi)MIMO-OFDM可見光通信系統(tǒng)模型40-43
• 3.2.1 信道直流增益41-42
• 3.2.2 反射信道直流增益42
• 3.2.3 接收光功率42
• 3.2.4 接收信噪比42-43
• 3.3 基于反射殘余分量MIMO-OFDM可見光信道建模優(yōu)化43-46
• 3.3.1 點對點信道脈沖響應(yīng)43-45
• 3.3.2 多點對點信道脈沖響應(yīng)45
• 3.3.3 多點對多點信道脈沖響應(yīng)45-46
• 3.4 仿真結(jié)果與分析46-47
• 3.4.1 仿真場景46
• 3.4.2 仿真結(jié)果46-47
• 3.5 本章小結(jié)47-49
• 第4章 室內(nèi)LED通信系統(tǒng)光功率優(yōu)化49-59
• 4.1 引言49
• 4.2 室內(nèi)多LED可見光通信系統(tǒng)模型49-51
• 4.2.1 接收平面照明特性50-51
• 4.2.2 接收光功率51
• 4.3 使用陣列LED優(yōu)化光功率51-53
• 4.4 基于蟻群算法尋找功率調(diào)節(jié)因子優(yōu)化光功率53-55
• 4.4.1 接收光功率表達(dá)式的改進(jìn)53-54
• 4.4.2 功率調(diào)節(jié)因子的尋找54-55
• 4.5 仿真驗證與結(jié)果分析55-58
• 4.5.1 仿真場景55-56
• 4.5.2 仿真驗證與分析56-58
• 4.6 本章小結(jié)58-59
• 第5章 基于MIMO-OFDM可見光通信自適應(yīng)信道估計算法59-70
• 5.1 引言59-60
• 5.2 MIMO-OFDM可見光通信系統(tǒng)模型60-61
• 5.3 基于導(dǎo)頻MIMO-OFDM室內(nèi)可見光自適應(yīng)信道估計61-65
• 5.3.1 信噪比臨界閾值的確定61-63
• 5.3.2 基于離散傅里葉變換改進(jìn)的MMSE信道估計63-64
• 5.3.3 分布式壓縮感知同步正交匹配追蹤DCS-SOMP信道估計算法64-65
• 5.4 仿真與數(shù)據(jù)分析65-68
• 5.5 本章小結(jié)68-70
• 第6章 總結(jié)與展望70-72
• 6.1 全文總結(jié)70-71
• 6.2 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-78
• 致謝78-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間從事的科研工作及取得的成果79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：518042