本文關(guān)鍵詞：基于MIMO-OFDM技術(shù)的室內(nèi)可見光無線通信系統(tǒng)的研究

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【摘要】：可見光通信(VLC)是一種基于白光LED的新型無線光通信技術(shù),具有成本低、頻譜資源豐富、無電磁干擾、安全性高和節(jié)約能源等優(yōu)點,可以實現(xiàn)在照明的同時進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,在未來通信領(lǐng)域中占據(jù)重要的地位和價值。室內(nèi)可見光無線通信是可見光通信應(yīng)用的一個重要的方面,具有巨大的市場潛力,引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注和研究。本文首先建立了室內(nèi)可見光通信MIMO系統(tǒng)模型并進(jìn)行了仿真�？梢姽馔ㄐ畔到y(tǒng)的其中一個主要的挑戰(zhàn)是帶寬受限,只有數(shù)MHz,但是,當(dāng)用LED燈陣列去照亮一個房間或者覆蓋空間時,并行數(shù)據(jù)傳輸成為一種潛在的可能。通過合理地安排LED燈陣列的布局,利用可見光MIMO技術(shù),不僅可以滿足室內(nèi)照明所要求的光照度,避免盲區(qū)和陰影的出現(xiàn),而且還可以獲得更高的傳輸速率和傳輸容量。接著,在仿真的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計了一個4×4的室內(nèi)可見光非成像MIMO系統(tǒng)實驗。其中,發(fā)射端是一個2×2的LED燈正方形陣列,邊長是15cm,接收端是一個2×2的光電探測器(PD)正方形形陣列,邊長是10cm。為了檢測出發(fā)射的信息,本文介紹了兩種線性MIMO檢測算法:迫零(ZF)檢測算法和最小均方誤差(MMSE)檢測算法,并對它們進(jìn)行了對比分析。發(fā)射平面和接收平面之間有一定的垂直高度,本文研究了不同垂直高度處,系統(tǒng)的誤碼率(BER)情況。OFDM技術(shù)是多載波調(diào)制的一種,利用子載波之間的正交性實現(xiàn)頻分復(fù)用,能夠在提高傳輸速率的同時,減少信道之間的相互干擾(ISI),另外,OFDM技術(shù)由于碼率低和加入了保護(hù)間隔、循環(huán)前綴(CP)而具有極強(qiáng)的抗多徑干擾能力。最后,本文提出將OFDM技術(shù)和MIMO技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用到可見光通信系統(tǒng)中,對室內(nèi)可見光MIMO-OFDM系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析,突出了MIMO-OFDM通信系統(tǒng)在提高數(shù)據(jù)速率和抗干擾能力上的優(yōu)越性。
【關(guān)鍵詞】：可見光通信 信道矩陣 MIMO 信噪比(SNR) ZF檢測算法 MMSE檢測算法 OFDM 誤碼率(BER)
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(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4-5
• Abstract5-8
• 專用術(shù)語注釋表8-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 可見光通信的研究背景9-12
• 1.2 室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)12-14
• 1.2.1 室內(nèi)可見光通信基本場景12
• 1.2.2 室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)架構(gòu)12-14
• 1.3 國內(nèi)外室內(nèi)可見光通信研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 國外室內(nèi)可見光通信研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 國內(nèi)室內(nèi)可見光通信研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 本文的研究意義16
• 1.5 本文的結(jié)構(gòu)16-18
• 第二章 室內(nèi)可見光MIMO系統(tǒng)理論分析18-39
• 2.1 可見光通信MIMO技術(shù)18-22
• 2.1.1 MIMO技術(shù)的工作原理18-19
• 2.1.2 非成像式可見光MIMO19-20
• 2.1.3 成像式可見光MIMO系統(tǒng)20-22
• 2.2 可見光MIMO仿真模型的建立22-26
• 2.2.1 白光LED燈布局設(shè)計22-23
• 2.2.2 模型參數(shù)設(shè)置23
• 2.2.3 房間照度分布23-26
• 2.3 通信鏈路特征分析（接收光功率）26-30
• 2.3.1 視距鏈路（LOS）27-29
• 2.3.2 非視距鏈路（NLOS）29-30
• 2.4 信道特性分析30-36
• 2.4.1 信道沖激響應(yīng)31-32
• 2.4.2 信噪比32-34
• 2.4.3 信道容量34-36
• 2.5 MIMO檢測算法理論分析36-38
• 2.5.1 ZF檢測算法36-37
• 2.5.2 MMSE檢測算法37-38
• 2.6 本章小結(jié)38-39
• 第三章 室內(nèi)可見光MIMO系統(tǒng)的搭建39-58
• 3.1 MIMO系統(tǒng)設(shè)計39-41
• 3.1.1 主要問題分析39-40
• 3.1.2 設(shè)計模型40-41
• 3.2 硬件電路設(shè)計41-46
• 3.2.1 發(fā)射機(jī)電路設(shè)計41-44
• 3.2.2 接收機(jī)電路設(shè)計44-45
• 3.2.3 硬件電路性能測試45-46
• 3.3 MIMO系統(tǒng)展示46-49
• 3.4 實驗過程安排49-53
• 3.4.1 信道矩陣的測量49-51
• 3.4.2 實驗測量過程51-53
• 3.5 實驗結(jié)果與分析53-57
• 3.6 本章小結(jié)57-58
• 第四章 基于MIMO-OFDM技術(shù)的室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)58-68
• 4.1 可見光通信調(diào)制技術(shù)58-62
• 4.1.1 開關(guān)鍵控技術(shù)（OOK）58
• 4.1.2 脈沖位置調(diào)制技術(shù)（PPM）58-59
• 4.1.3 正交頻分復(fù)用技術(shù)（OFDM）59-62
• 4.2 MIMO-OFDM系統(tǒng)仿真設(shè)計62-65
• 4.2.1 系統(tǒng)總體框架62-63
• 4.2.2 OFDM調(diào)制模塊設(shè)計63-65
• 4.2.3 OFDM解調(diào)模塊設(shè)計65
• 4.3 MIMO-OFDM系統(tǒng)性能分析65-67
• 4.4 本章小結(jié)67-68
• 第五章 總結(jié)與展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文73-74
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間申請的專利74-75
• 致謝75-76

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本文編號：877923