本文關(guān)鍵詞：基于MIMO的可見光通信的研究

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【摘要】：可見光通信(VLC)利用發(fā)光二極管(LED)發(fā)出的高速調(diào)制光波信號來傳輸信息,利用光電檢測器(PD)接收光波信號并提取信息。LED的調(diào)制帶寬很低,通常只有幾兆赫茲,無法滿足高速率通信的需求。為了解決該問題,國內(nèi)外研究人員將多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)應(yīng)用于VLC中,提出了MIMO VLC系統(tǒng)。該系統(tǒng)提高了通信速率,并能夠獲得較高的空間復(fù)用增益。本文通過改變LED及PD的空間分布,得到不同的天線布局,進而分析不同天線布局對于MIMO VLC系統(tǒng)性能的影響。本文首先介紹了基于朗伯輻射的信道模型、不同的MIMO技術(shù)和信道容量的計算方法。其次,當系統(tǒng)采用重復(fù)編碼(RC)、空間復(fù)用(SMP)和空間調(diào)制(SM)技術(shù)時,本文分析了天線布局對于系統(tǒng)性能的影響。第一種為4×6系統(tǒng),即發(fā)射端的4個LED采用正方形布局,光接收機的6個探測器采用正六邊形、長方形和三角形布局。仿真結(jié)果顯示,在室內(nèi)中心處,對于RC而言,三角形布局的誤碼率性能最好；對于SMP和SM而言,正六邊形和三角形的性能相近,且優(yōu)于長方形布局。在室內(nèi)非中心處,正六邊形是三種技術(shù)的最優(yōu)選擇。第二種為8×8系統(tǒng),LED和光檢測器分別采用正八邊形、正方形布局。仿真結(jié)果顯示,發(fā)送端采用正方形布局時系統(tǒng)性能較好。最后,本文通過改變LED間距dTX、發(fā)射端和接收端平面的高度差h等條件,得到了不同的信道傳輸矩陣H,仿真分析了室內(nèi)VLC系統(tǒng)的性能。仿真結(jié)果表明,影響VLC系統(tǒng)性能的關(guān)鍵參數(shù)包含最小歐式距離dmin和行列式Det(H),其中,s是發(fā)射端信號矢量,min為集合{Hs}的最小歐式距離。根據(jù)系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù),本文將天線布局分為兩類,即圓形布局和格點布局。圓形布局是指所有LED或PD均勻地分布在一個圓上,而格點布局是指所有LED或PD均分布在二維平面中的格點上。仿真結(jié)果表明,當dTX變化時,在采用圓形布局的系統(tǒng)中,行列式Det(H)是影響誤碼率的關(guān)鍵因素；在采用格點布局的系統(tǒng)中,min和Det(H)均是影響系統(tǒng)誤碼率的關(guān)鍵因素,但在dTX的一定范圍內(nèi),dmin是決定系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。當h發(fā)生變化時,Det(H)是影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。另外,通過對比信道容量曲線可以得出,當信噪比較小時,格點布局的信道容量較大,當信噪比較大時,圓形布局的信道容量較大。
【關(guān)鍵詞】：可見光通信 多輸入多輸出 天線布局 重復(fù)編碼 空間復(fù)用 空間調(diào)制 圓形布局 格點布局
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-19
• 1.1 可見光通信研究背景11-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 本課題的主要任務(wù)17-19
• 2 可見光通信原理19-37
• 2.1 可見光通信概述19
• 2.2 信道模型19-24
• 2.2.1 朗伯輻射模型20-21
• 2.2.2 信道模型21-24
• 2.3 調(diào)制方式和檢測算法24-28
• 2.4 MIMO技術(shù)28-32
• 2.4.1 重復(fù)編碼28-29
• 2.4.2 空間復(fù)用29-30
• 2.4.3 空間調(diào)制30-32
• 2.5 信道容量32-35
• 2.5.1 典型MIMO系統(tǒng)的信道容量32-35
• 2.5.2 MIMO VLC系統(tǒng)的信道容量35
• 2.6 本章小結(jié)35-37
• 3 天線布局對于MIMO VLC系統(tǒng)的影響37-47
• 3.1 4×4系統(tǒng)37-40
• 3.2 4×6系統(tǒng)40-43
• 3.3 8×8系統(tǒng)43-45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 4 影響MIMO VLC系統(tǒng)的關(guān)鍵因素47-64
• 4.1 關(guān)鍵因素闡述47-50
• 4.2 圓形布局50-54
• 4.2.1 8×8 系統(tǒng)50-52
• 4.2.2 12×12系統(tǒng)52-54
• 4.3 格點布局54-60
• 4.3.1 8×8系統(tǒng)55-58
• 4.3.2 9×9系統(tǒng)58-59
• 4.3.3 10×10系統(tǒng)59-60
• 4.4 信道容量60-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 5 結(jié)論64-65
• 參考文獻65-71
• 索引71-73
• 作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果73-75
• 學位論文數(shù)據(jù)集75

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本文編號：886708