本文關(guān)鍵詞： 可見光通信 通信LED 自適應(yīng)位置調(diào)制 多脈沖位置調(diào)制 進(jìn)化算法　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：智能終端設(shè)備的蔚然興起導(dǎo)致全球數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)迅猛增長,給原本已經(jīng)緊張的射頻頻譜資源帶來了巨大挑戰(zhàn),一種新型的綠色節(jié)能通信方式——可見光通信(VLC:Visible Light Communication)應(yīng)運(yùn)而生。VLC具有超高帶寬、頻譜無需授權(quán)即可使用、無電磁干擾、低功耗等優(yōu)勢,自提出后便迅速受到世界各國關(guān)注。近幾年關(guān)于VLC的研究更是如火如荼。為了照明均勻,實際室內(nèi)VLC系統(tǒng)中,光源由多LED(Light Emitting Diode)單元組成的陣列構(gòu)成。然而,多單元LED陣列存在因光程差不同而導(dǎo)致的符號間干擾(ISI:Inter Symbol Interference)問題。此外,多LED陣列帶來的ISI還加劇了室內(nèi)信噪比(SNR:Signal Noise Ratio)分布的不均勻性,且ISI隨調(diào)制階數(shù)的動態(tài)變化給自適應(yīng)調(diào)制階數(shù)的選擇帶來了困難。本文通過比較了所有LEDs參與通信與部分LEDs參與通信下的接收SNR,發(fā)現(xiàn)所有LEDs參與通信下的SNR效果不佳,這引起了我們探索最佳通信LEDs選擇的興趣。本文將最佳通信LEDs選擇問題建模為優(yōu)化SNR的問題,針對單終端場景提出基于有效比閾值的通信LEDs選擇方法,針對多終端同時通信的場景提出基于進(jìn)化算法的通信LEDs選擇方法。在自適應(yīng)調(diào)制階數(shù)選擇的問題上,提出基于逐步遞增的調(diào)制階數(shù)選擇方法。本論文的主要工作論述如下:(1)探討下行單終端通信情況下的最佳通信LEDs選擇問題。從一個新的視角看,每個通信LED信號包含了積極和消極兩部分。提供有用功率的部分為積極成分,產(chǎn)生干擾噪聲的部分為消極成分,兩者之比定義為有效比(VR:Valid Ratio),有效比的閾值表示為Th VR。對于單用戶的場景,本文提出了基于有效比閾值的方式來優(yōu)化SNR。LED單元是否參與通信取決于有效比,其有效比大于Th VR,則參與通信,否則僅提供照明。這樣,通過選擇一個合適的Th VR來確定最佳的通信LEDs,終端可以達(dá)到較高的數(shù)據(jù)速率。此外,本文還探討了視場角、數(shù)據(jù)速率對SNR和通信LEDs選擇的影響。(2)在下行廣播系統(tǒng)中,一般存在多個終端同時通信,在這種場景下,基于有效比閾值的方法不再適用,因為不同位置的終端對應(yīng)的最佳通信LEDs是不一樣的,接收SNR隨不同通信LEDs呈無規(guī)律變化。一個LED可能為某一終端提供較多的有用功率,但它同時可能給其他終端帶來嚴(yán)重的干擾。為了多個終端用戶能同時保障高質(zhì)量通信,本論文構(gòu)建了一個通信LEDs選擇的優(yōu)化問題,尋求多個終端用戶中最小信噪比達(dá)到最大時的通信LEDs。為了找到最佳的通信LEDs,本論文提出基于進(jìn)化算法的通信LEDs選擇方案并通過仿真分析驗證。(3)由于各位置接收器與光源間的距離不同,信噪比的分布呈現(xiàn)不均勻性,且多LEDs帶來的ISI問題加劇了信噪比分布的不均勻性。為了充分利用信道,本文提出了自適應(yīng)位置的多脈沖位置調(diào)制(MPPM:Multiple Pulse Position Modulation),不同位置的SNR不一樣,所選擇的MPPM調(diào)制階數(shù)也不同。SNR高的位置可以選擇高階的調(diào)制方式,但是高階調(diào)制方式又會增大ISI,從而降低SNR,ISI隨調(diào)制階數(shù)的動態(tài)變化給調(diào)制階數(shù)的選擇帶來了挑戰(zhàn)。因此,本論文提出逐步遞增的方法來選擇最佳的調(diào)制階數(shù),研究所有LED參與通信和部分LED參與通信時的自適應(yīng)位置階數(shù)選擇問題。本論文從新角度、新方法探索研究室內(nèi)可見光通信的通信LED選擇問題、MPPM自適應(yīng)位置調(diào)制階數(shù)選擇問題,研究成果可為VLC的廣泛應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)和參考價值。
[Abstract]:Intelligent terminal equipment leads to the rise of global business data increase rapidly, which brings a great challenge to the already tense radio spectrum resources, a green energy-saving new communication mode: visible light communication (VLC:Visible Light Communication) came into being.VLC with high bandwidth, the spectrum can be used without authorization, no electromagnetic interference, low power consumption the advantages of quickly attracted world attention. The research on VLC in recent years is like a raging fire. For uniform illumination, the actual indoor VLC system, the light source is composed of multi LED (Light Emitting Diode) array unit formed. However, multi unit LED array optical path difference caused by the presence of different symbols interference (ISI:Inter Symbol Interference). In addition, the multi LED array brings ISI also intensified the indoor signal-to-noise ratio (SNR:Signal Noise Ratio) inhomogeneity, The dynamic changes of ISI with the modulation order and brings difficulty to the adaptive modulation order selection. By comparing all the LEDs in communication with some of the LEDs in receiving SNR communication, found that all the LEDs in communication under SNR effect is poor, which caused us to explore the best choice in LEDs communication. This paper will be the best communication LEDs selection problem is modeled as optimization problem of SNR for single terminal presents is more effective than the threshold selection method based on LEDs communication, the communication terminal at the same time the scene selection method is proposed based on LEDs algorithm. The communication in the adaptive modulation order selection problem, modulation order selection method is proposed based on the gradually increasing. The main work of the thesis are as follows: (1) to explore the best communication LEDs downlink single terminal communication case selection problem. From a new perspective, each communication signal LED The two part contains positive and negative power. Provide a useful part of active ingredients, the interference noise is passive components, both the ratio is defined as the effective ratio (VR:Valid, Ratio) is more effective than the threshold expressed as Th VR. for the single user scenario is proposed in this paper based on the effective way to optimize the threshold the SNR.LED unit is involved in communication depends on the effective ratio of the effective ratio is greater than Th VR, is involved in communication, otherwise only provide lighting. In this way, by choosing a suitable Th VR to determine the best communication LEDs, the terminal can achieve high data rate. In addition, this paper also discussed the effect of data rate on the angle of view SNR and LEDs communication options. (2) in the downlink broadcast system in general, there are multiple communication terminals at the same time, in this scenario, the effective ratio threshold method is no longer suitable for different positions based on the corresponding terminal Good communication is not the same as LEDs, receiving SNR with different communication LEDs irregular changes. The useful power of a LED may provide more for a terminal, but it may also bring serious interference to other terminals. In order to multiple end users can also guarantee the high quality of the communication, this paper constructs a communication LEDs selection optimization problem for multiple end users in the minimum signal-to-noise ratio of LEDs. reached the maximum when the communication in order to find the best LEDs communication, this thesis proposes alternative communication LEDs evolutionary algorithm and verified by simulation. Based on the (3) due to the different position of the receiver and the distance between the light source and the distribution of signal-to-noise ratio the present is not uniformity, ISI and multi LEDs has exacerbated the signal-to-noise ratio of the uneven distribution. In order to make full use of the channel, this paper proposes the adaptive location of multi pulse position modulation (MPPM: Multiple Pulse Position Modulation, SNR) in different positions are not the same, MPPM modulation order choice of different.SNR high position can choose high order modulation, but high order modulation will increase ISI, reduce SNR, dynamic changes of ISI with the modulation order is a challenge to the modulation order selection. Therefore, the proposed method progressively to select the optimal modulation order, of all the LED adaptive position order selection problem in communication and LED communication. In part this paper from a new perspective, explore new methods of communication of LED indoor visible light communication selection problem, MPPM adaptive position modulation order selection problem and the research results can provide a theoretical basis and reference value for the application of VLC.

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN929.1

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