本文關(guān)鍵詞：可見光通信光譜選擇性探測(cè)器研究

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【摘要】：發(fā)光二極管作為光源在可見光通信中被廣泛使用,同時(shí)發(fā)光二極管也具有光電響應(yīng)的能力,可以作為可見光通信的接收端。關(guān)于發(fā)光二極管區(qū)別于光電二極管的特性以及這些特性對(duì)通信的影響還沒有受到廣泛關(guān)注。本文研究發(fā)光二極管作為光通信中發(fā)送端和接收端的光電響應(yīng)特性和電光響應(yīng)特性,分析了發(fā)光二極管的響應(yīng)光譜中心波長和響應(yīng)范圍與發(fā)射光譜中心波長的關(guān)系。并分析了發(fā)光二極管的噪聲模型,揭示了發(fā)光二極管作為接收端的噪聲為亞高斯分布、低通的有色噪聲,而散粒噪聲雖然存在但是相比于其它信號(hào)非相關(guān)的噪聲方差很小。研究了發(fā)光二極管在正向偏壓下發(fā)出光信號(hào)同時(shí)進(jìn)行光信號(hào)接收的能力。發(fā)光二極管在發(fā)光的同時(shí)能夠響應(yīng)信號(hào),但是在電壓大于啟動(dòng)電壓后其響應(yīng)度隨著正向電壓指數(shù)衰減,響應(yīng)信號(hào)的能力受到限制。在低信噪比情形性能較差,而在高信噪比下可以超過時(shí)分復(fù)用的性能。降低信號(hào)中高電平占據(jù)的比例能夠提升性能。進(jìn)一步研究偏置電流對(duì)發(fā)光二極管的電光響應(yīng)譜有影響,偏置電流越大,電光響應(yīng)譜的帶寬越高。電光響應(yīng)譜的帶寬的對(duì)數(shù)和發(fā)光效率近似分布在一條負(fù)斜率的直線上。此外偏置電壓會(huì)影響實(shí)際加載到發(fā)光二極管上的交流電壓。實(shí)際交流電壓信號(hào)幅度可以看作發(fā)光二極管動(dòng)態(tài)阻抗和偏置器輸出阻抗分壓的結(jié)果。作為接收端時(shí)接收的光功率越大電光響應(yīng)譜的帶寬越低。利用發(fā)光二極管等效電路和載流子輸運(yùn)模型擬合了光功率的改變對(duì)阻抗的影響以及阻抗變化對(duì)輸出信號(hào)強(qiáng)度的影響。同時(shí)仿真了這類非線性特性對(duì)通信的影響。在設(shè)計(jì)發(fā)光二極管到發(fā)光二極管多進(jìn)多出可見光通信系統(tǒng)時(shí),研究了發(fā)光二極管電壓峰峰值約束對(duì)奇異值分解預(yù)處理方式的影響。為了使奇異值分解預(yù)處理后的信號(hào)滿足電壓峰峰值約束會(huì)造成信噪比的損失。在干擾較小的情況下這種損失的影響會(huì)超過奇異值分解帶來的增益,使系統(tǒng)性能惡化,而在干擾較大的情況奇異值分解的增益仍然有效。在發(fā)送端進(jìn)行電壓分配后,能夠提高奇異值分解的增益。最后根據(jù)前述結(jié)果設(shè)計(jì)了包含4對(duì)發(fā)光二極管鏈路的非對(duì)稱多色LED MIMO半雙工可見光通信系統(tǒng)。對(duì)其中橙紅色和紅色的兩條鏈路進(jìn)行離線測(cè)試并驗(yàn)證了電壓分配奇異值分解的收發(fā)策略。在未使用均衡和信道編碼的情況下,在收發(fā)端相距15cm處時(shí)4PAM調(diào)制方式符號(hào)速率達(dá)到12.5MHz,收發(fā)端相距20cm處時(shí)OOK調(diào)制方式符號(hào)速率達(dá)到25MHz。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN929.1

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本文編號(hào)：1293435