多用户红外反向链路设计与性能研究

发布时间：2020-07-13 02:01

【摘要】：步入信息时代的今天,人们对于数据通信速率以及绿色通信的要求越来越高,而当前应用最为广泛的射频无线通信系统面临着日益紧张的频谱资源以及较强电磁辐射对身体健康的影响,使人们开始寻求频谱资源更宽且更加绿色环保的通信方式。利用红外光(或可见光)作为传输媒介的光无线通信系统因频谱资源丰富、无需许可证、更好的保密性能以及绿色安全等优点而成为近年来无线通信领域的研究热点,本论文将就室内红外光无线通信系统中的几项关键技术和硬件收发信机设计方案进行深入研究。首先,论文对红外光无线通信系统进行了系统性的概述。论文对红外LED特性、光源辐射模型以及人眼安全做了相关介绍,并且重点对比了PIN光电二极管和雪崩光电二极管的特性和各自的优缺点。另外,讨论了红外光信道和噪声二者的等效模型,并实测了红外光信道冲激响应和幅频响应。其次,论文对红外光单用户CDMA系统中点对点通信技术进行了研究。论文在给出点对点红外CDMA通信系统的一般模型和一种可行物理帧结构基础上,重点介绍了MMSE估计和LS估计两种信道估计算法和几种用于改善符号间干扰的时域均衡技术。通过性能仿真发现,信道估计方面LS估计由于受噪声影响较大而性能差于MMSE估计；均衡器方面分数间隔FSE均衡器在多种场景下性能表现都要好于符号间隔迫零均衡器和LMMSE均衡器,并且相比后两者FSE均衡器对定时偏差不敏感。最后,就PAM调制阶数、码道数、扩频比以及信道编解码对系统性能的影响进行了研究。然后,论文讨论了红外光多用户CDMA系统中多点接入通信技术。通过理论推导详细说明了多址干扰产生的原因,并给出了导频干扰抵消信道估计算法用于估计存在导频干扰的各用户信道,通过几种不同场景下的仿真表明该算法能够取得逼近单用户接入点下的信道估计精度。论文集中讨论了几种经典的多用户检测技术,并着重对干扰抵消检测器进行了一些列仿真,仿真结果表明采用干扰抵消检测器后能在较大程度上改善多址干扰,并且采用迭代结构的软PIC检测器性能会比相应的硬PIC检测器性能更加优越。最后,论文阐述了红外光无线通信系统的硬件设计方法。在给出红外光无线通信系统硬件设计的总体方案后,详细介绍了模拟收发电路的设计思路,并利用实现的电路对系统若干重要性能参数进行了测试,例如系统带宽实测结果表明采用模拟有源高通均衡网络后系统3 dB带宽可从约20MHz被拓宽至60 MHz左右。最后,为进一步改善红外光无线通信系统中的符号间干扰,对数字后均衡电路进行了一系列的硬件仿真,确定了相应的数字硬件设计方案,为后续数字均衡器的实现起到了一定的指导作用。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.1

【参考文献】