室内可见光通信信道特性的研究

发布时间：2017-11-11 21:07

  本文关键词：室内可见光通信信道特性的研究

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【摘要】：可见光通信(Visible Light Communications, VLC)是一种新兴的无线光通信技术,是目前的研究热点之一。该技术实现了对通信频谱的巨大拓展,而且将通信与照明两种技术相结合。与传统无线通信技术相比,可见光通信技术具有安全性高、保密性好、频率资源丰富等优点。从应用方面来看,可见光通信技术既适用于室内无线接入、智能家居等照明与通信结合的领域,又可用于医院、机舱等电磁敏感环境中,同时也适用于对保密性要求较高的通信场景。 室内可见光通信系统作为VLC的主要应用形式之一,其信道特性是影响系统性能的重要因素。室内可见光通信信道由直射(Line of Sight, LOS)信道和漫射(Non-Line of Sight, NLOS)信道构成,多径色散、信道衰减和背景光噪声是表征信道特性的主要参数。本文通过优化LED装配形式、采用小视场角(FOV) PD阵列分集接收的方法,提高LOS信道功率在信道总功率中的比例,从而减小信道衰减,缓解多径效应,达到优化信道特性的目的。此外,本文采用光子追踪算法,针对NLOS信道特性展开仿真分析,减小障碍物遮挡对室内VLC系统的影响,旨在为整个室内VLC系统的设计与实现提供有力的理论依据。本文完成的工作及创新点主要包括： (1)仿真研究LED灯的不同装配形式对室内VLC信道特性的影响,提出一种新的适合室内VLC的LED灯装配形式,其水平照度和路径损耗在整个房间内的分布更加均匀化,并且平均路径损耗比传统平板型LED灯的平均损耗减小3到4dB； (2)仿真研究接收端PD阵列的结构对信道特性的影响,提出了采用光分集接收技术来抑制多径色散和环境噪声,设计了一种小FOV(30°)的高速PD阵列,其中包含4个PD,均按照一定的光敏面指向放置。与单个PD接收的信道相比,其路径损耗约减小7dB,在一定程度上对信道特性起到了改善的作用； (3)研究NLOS信道的特性,对均方根时延扩展、接收光功率、信噪比等参数进行了仿真分析,大致估算出房间内在考虑多次反射时不使用均衡条件下的最大通信速率,为构建健壮、可高速通信的VLC信道提供理论支撑。
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.1

【参考文献】

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本文编号：1172859