基于正交多项式LED通信非线性建模技术的研究

发布时间：2021-09-09 15:01

　　近年来,被称为“绿色照明”的发光二极管技术正在迅速发展。LED（Light-Emitting Diode,发光二极管）通信或可见光通信是一个有前途的领域,并且越来越受到研究的关注。LED是LED通信中非线性的主要来源,通过利用存储多项式和一系列相关补偿措施使得LED非线性建模成功。但是存储多项式系数的估计值存在数值不稳定性,导致建模不准确并且优化非线性性能较差,因此需要对非线性进行有效建模,并通过预失真或后失真技术来优化非线性以避免通信性能严重下降。本文的主要工作内容如下:通过定性分析和仿真,研究LED通信接收前端的输出噪声与非线性失真情况,指出非线性失真才是制约LED通信中的最主要因素。首先介绍了可见光通信系统的模型,并针对LED的非线性特性,给出了几种经典的LED数学模型,提出了一种基于正交多项式的非线性建模技术,利用带有脉冲幅度调制（PAM）信号的LED通信,寻求有效的LED非线性建模和适当的非线性优化技术,以优化LED通信中的非线性和减少信道中的ISI（Inter-Symbol Interference,码间干扰）失真影响。其次视距LED通信的一个困难在于多径色散会导致高数据速... 

【文章来源】：西北师范大学甘肃省

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

LED通信系统

第2章LED通信系统理论基本介绍8以便在IM/DD系统中使用。通过具有脉冲响应h(t)的光无线信道传输后，在接收器侧光电二极管直接检测信号，该光电二极管将光信号转换回电信号接收到的信号可以表示为：y(t)R(t)h(t)n(t)（2.1）其中符号表示卷积，R为光电二极管的响应度，n(t)为在电域中添加的加性高斯白噪声（AWGN）。与常规RF通信系统不同的是在LED通信中，发射信号x(t)是LED的平均透射光功率tP计算为：1lim()2TtTTPxtdtT（2.2）图2.2强度调制直接检测系统2.3LED通信设计的各种调制技术在IM/DDLED通信系统中由于传输的信号必须是实信号，因此可以直接利用几种单载波调制技术，例如开关键控（OOK）、单极性脉冲幅度调制（PAM）和脉冲位置调制（PPM）。还对流行的多载波调制方案（例如OFDM）进行了修改以满足光无线通信的要求，并将其命名为光OFDM。有许多适合于光无线通信系统的不同调制方案各有其优缺点。由于LED的调制带宽有限且存在非线性失真问题，因此应考虑对这些因素敏感的调制技术。对于视距可见光通信由于眼睛安全要求，平均透射光功率受到限制。为了降低平均传输功率，需要利用高功率的调制技术，同样考虑到多径效应对光学无线信道的影响，ISI失真是LED通信中的另一个问题。评估有效的光学IM/DD调制技术的

第2章LED通信系统理论基本介绍111Kkkynyn（2.5）1111001()(,)()kMMkkkklmmlynhmmxnm（2.6）其中xn是非线性系统的输入信号，而系统的输出是yn。K是Volterra非线性系统的阶数，()kyn是输入与Volterra内核kh的k维卷积，而M表示记忆效应的长度。Volterra级数可用于存储效应的LED非线性建模，但是它由多维卷积的总和组成导致系统复杂性高。一个严重的缺点是需要估计大量参数来对系统进行建模。为了克服常规Volterra模型在实际系统中的复杂性限制，许多其它基于Volterra级数的特殊简化非线性模型得以开发，这使得系统实现和参数估计更加容易。图2.3通用Volterra模型框图2.4.3Winner模型Winner模型是一般Volterra模型系列的特例情况。它由描述LED记忆效应的线性时不变（LTI）系统组成，其后面跟着是无记忆非线性系统。数学表达式为：110kKMkkmynahmxnm（2.7）

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3392301