本文關(guān)鍵詞：可見光通信OFDM技術(shù)在FPGA上的設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：可見光通信是以可見光波段的光作為信息載體進(jìn)行通信的方式,也是近年來興起的無線光通信技術(shù)。既具有無線通信的靈活性,又可以節(jié)約日益緊張的無線電頻譜資源�？梢姽馔ㄐ旁谑覂�(nèi)LED(Light Emitting Diode, LED)照明的基礎(chǔ)上發(fā)展起來,在實際應(yīng)用中,可以兼顧照明和通信兩個方面的用途,即節(jié)約能源又減少了通信設(shè)施的資金投入�？梢姽馔ㄐ潘俾士�,無射頻輻射,不需要架設(shè)光纖,適用于對電磁干擾敏感的特殊場合,在短距離通信中有著極大的發(fā)展?jié)摿?已經(jīng)成為了國內(nèi)外無線通信領(lǐng)域研究的熱點。在可見光通信系統(tǒng)中,要保證通信正常,就必須考慮大氣信道的隨機性,通信過程中信道對光的吸收、折射,多徑傳播造成的載波間干擾以及環(huán)境噪聲對整個通信系統(tǒng)的影響,所以本論文利用一種抗多徑干擾、抗衰落能力較強的正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技術(shù)將數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào),以達(dá)到更好的通信效果。OFDM技術(shù)不僅在消除碼間干擾上有很到優(yōu)勢,而且還具有頻帶利用率高,易于實現(xiàn)等優(yōu)點。OFDM技術(shù)在無線通信中應(yīng)用已經(jīng)比較成熟,將其應(yīng)用于可見光通信系統(tǒng)中,對提高可見光通信系統(tǒng)性能有較大幫助。所以本論文在這一前提下進(jìn)行了相應(yīng)的理論研究和設(shè)計實現(xiàn),并取得相應(yīng)成果：1、對OFDM技術(shù)理論進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。對其調(diào)制解調(diào)原理進(jìn)行理論分析之后,對其中的同步技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)說明,并對符號定時算法進(jìn)行改進(jìn),仿真對比了經(jīng)典算法與改進(jìn)算法的定時精度,結(jié)果表明改進(jìn)后的算法具有更好的定時效果。對系統(tǒng)實現(xiàn)過程中的離散傅里葉變換算法進(jìn)行了分析比較,為整個OFDM系統(tǒng)實現(xiàn)提供了理論支持。2、在FPGA開發(fā)板上完成了OFDM調(diào)制和解調(diào)部分的設(shè)計。調(diào)制部分設(shè)計的核心模塊采用了維諾格拉德算法來計算離散傅里葉變換,其計算量較小、速度較快,能夠降低系統(tǒng)的邏輯資源和存儲單元消耗,提高系統(tǒng)的運行效率。解調(diào)部分的設(shè)計中同步模塊實現(xiàn)了對所選算法的改進(jìn),以達(dá)到更好的同步效果,保證系統(tǒng)的正常通信。3、對室內(nèi)定位技術(shù)進(jìn)行了分析,對將可見光應(yīng)用到室內(nèi)定位技術(shù)的相關(guān)理論進(jìn)行了研究,包括LED光學(xué)參數(shù),信道模型,以及定位算法等。仿真分析了光源布局對光照度的影響以及本文定位算法的精度,本文對將可見光通信應(yīng)用到室內(nèi)定位技術(shù)的研究可以為實際工程提供一定的參考。
【關(guān)鍵詞】：可見光通信 OFDM 符號同步 室內(nèi)定位
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)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3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 選題背景與研究意義10-11
• 1.2 可見光通信研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 可見光通信研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 可見光通信系統(tǒng)的應(yīng)用12-13
• 1.2.3 可見光通信系統(tǒng)的研究趨勢13
• 1.3 論文組織結(jié)構(gòu)13-15
• 第二章 可見光OFDM系統(tǒng)理論基礎(chǔ)15-38
• 2.1 OFDM技術(shù)介紹15-17
• 2.2 OFDM基本原理17-21
• 2.2.1 OFDM系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型17
• 2.2.2 OFDM系統(tǒng)頻帶分析17-19
• 2.2.3 光OFDM系統(tǒng)實現(xiàn)整體布局19-21
• 2.3 OFDM的離散傅里葉變換實現(xiàn)21-28
• 2.3.1 離散傅里葉變換直接計算22-23
• 2.3.2 庫利-圖基算法23-24
• 2.3.3 維諾格拉德算法24-27
• 2.3.4 算法比較27-28
• 2.4 OFDM的同步技術(shù)28-37
• 2.4.1 循環(huán)前綴的引入與載波同步28-29
• 2.4.2 符號同步技術(shù)及改進(jìn)算法29-36
• 2.4.3 樣值同步算法36-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 第三章 OFDM調(diào)制模塊的設(shè)計實現(xiàn)38-47
• 3.1 調(diào)制模塊整體結(jié)構(gòu)規(guī)劃38-39
• 3.2 調(diào)制部分相關(guān)模塊設(shè)計39-46
• 3.2.1 串口數(shù)據(jù)接收模塊39-40
• 3.2.2 數(shù)據(jù)分幀分組模塊40-42
• 3.2.3 編碼及鏡像操作模塊42-43
• 3.2.4 IDFT模塊43-45
• 3.2.5 加循環(huán)前綴模塊45-46
• 3.3 本章小結(jié)46-47
• 第四章 OFDM解調(diào)模塊的設(shè)計實現(xiàn)47-55
• 4.1 解調(diào)模塊整體結(jié)構(gòu)規(guī)劃47-48
• 4.2 解調(diào)部分相關(guān)模塊設(shè)計48-52
• 4.2.1 位同步提取模塊48-49
• 4.2.2 同步及去CP模塊49-50
• 4.2.3 DFT模塊50-51
• 4.2.4 串口發(fā)送模塊51-52
• 4.2.5 接收端其他模塊說明52
• 4.3 調(diào)制端與解調(diào)端聯(lián)調(diào)實驗52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 第五章 基于可見光的室內(nèi)定位技術(shù)55-65
• 5.1 可見光在室內(nèi)定位中的應(yīng)用55
• 5.2 室內(nèi)定位技術(shù)中光源布局研究55-59
• 5.2.1 LED光學(xué)參數(shù)55-57
• 5.2.2 可見光室內(nèi)信道模型57
• 5.2.3 光源布局分析57-59
• 5.3 室內(nèi)可見光定位技術(shù)59-64
• 5.3.1 室內(nèi)可見光定位算法簡介60-61
• 5.3.2 基于光照度加權(quán)平均定位算法61-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 第六章 總結(jié)與展望65-67
• 6.1 總結(jié)65-66
• 6.2 存在問題及未來工作展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 在學(xué)期間的研究成果71-72
• 致謝72

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