无线光通信中的编码与调制技术研究及应用

发布时间：2017-04-09 14:13

  本文关键词：无线光通信中的编码与调制技术研究及应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线光通信(Optical Wireless Communication, OWC)是一种以光波作为载波的无线通信技术,结合了无线通信与光通信的特点。与传统的无线通信方式相比,OWC拥有带宽大、无需申请频段、安全保密性好、环保节能、部署灵活等诸多优势,因而具有重要的研究价值和广阔的应用前景。根据波段的不同,OWC可分为红外光通信、可见光通信、紫外光通信等；根据工作方式的不同,OWC又可分为视距模式、准视距模式,以及介于两者之间的准视距模式。目前,可见光和紫外光波段的无线光通信技术尚处于起步发展阶段,仍有很多问题需要解决,例如室外OWC系统的性能受到大气信道中气体分子以及云、雾等气溶胶粒子造成的衰减效应和大气中湍流形成的闪烁效应的影响；再如,室内无线光系统既要考虑其通信性能,也要兼顾照明、定位及其他方面的需求。针对紫外和可见光波段的无线光通信技术具有重要的研究价值和应用前景。 本论文依托国家自然科学基金等项目,重点研究了紫外通信和可见光通信中的编码与调制技术。主要工作如下： 第一,阐述了基于发光二极管(Light Emitting Diode, LED)的无线光通信的基本原理,设计了非严格对准的紫外通信实验系统和可见光通信实验系统,给出了不同系统的收发端结构、光源及探测器选型。 第二,针对紫外光通信与可见光通信的需求,比较分析了几种常见信道编码的适用性,特别是容易实现的Reed-Solomon (RS)码和纠错能力强大的Low-Density Parity-Check(LDPC)码,选择了合适的码型和码率进行了紫外光通信的系统性能仿真。 第三,针对紫外光通信与可见光通信中距离受限和可靠性较差的问题,设计实现了RS与LDPC编码方案及相应的无线光通信实验方案。实验表明紫外光通信系统中,在误码率为10-3的情况下对比于未编码的系统,RS编码和LDPC编码系统分别可以延长32%和78%的通信距离；可见光通信系统中,当通信距离增加到4米时,RS编码系统中有效范围增加154%,LDPC编码系统中有效通信范围增加236%。 第四,针对目前室内定位困难的问题,给出了一种可见光通信与双音多频(Dual Tone Multi Frequency, DTMF)技术相结合的室内定位方案,该方案巧妙地利用DTMF将位置信号调制至光源进行广播,接收端接收到的信号根据设计好的定位算法进行信号处理获得具体的坐标,并通过实验验证了该方案的可行性,结果表明此系统具有较高的定位精度,最大与最小的误差分别为5.2厘米和0.12厘米。
【关键词】：无线光通信 RS编码 LDPC编码 可见光室内定位
【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
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景及现状11-15
• 1.1.1 紫外光通信研究背景及现状12-13
• 1.1.2 可见光通信研究背景及现状13-15
• 1.2 论文研究目的与意义15-16
• 1.3 论文结构与主要内容16-17
• 第二章 无线光通信原理及系统设计17-24
• 2.1 无线光通信原理17-20
• 2.1.1 紫外光通信及其特点18-19
• 2.1.2 可见光通信及其特点19-20
• 2.2 无线光通信系统设计与实现20-24
• 2.2.1 紫外光通信系统21-22
• 2.2.2 可见光通信系统22-24
• 第三章 无线光通信中信道编码方案设计与实现24-35
• 3.1 信道编码概述24
• 3.2 RS编码设计与实现24-26
• 3.2.1 RS编码器25-26
• 3.2.2 RS译码器26
• 3.3 LDPC编码设计与实现26-31
• 3.3.1 LDPC编码的校验矩阵选取27-29
• 3.3.2 LDPC编码器29-30
• 3.3.3 LDPC 译码器30-31
• 3.4 RS与LDPC编码性能的仿真分析31-34
• 3.4.1 码型选择与仿真参数32
• 3.4.2 仿真结果与讨论32-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第四章 基于无线光通信系统的信道编码实验35-45
• 4.1 紫外光信道中RS与LDPC编码测试35-38
• 4.1.1 紫外光通信实验平台及方案35-37
• 4.1.2 紫外光通信实验结果分析37-38
• 4.2 可见光信道中RS与LDPC编码测试38-44
• 4.2.1 可见光通信实验平台及方案39-40
• 4.2.2 可见光通信实验结果分析40-44
• 4.3 本章小结44-45
• 第五章 基于DTMF的室内可见光通信定位系统45-53
• 5.1 室内定位技术与DTMF原理45-46
• 5.2 室内定位系统设计与实现46-49
• 5.2.1 系统结构46-47
• 5.2.2 定位算法47-49
• 5.3 室内定位实验与分析49-52
• 5.3.1 实验方案设计49-51
• 5.3.2 实验结果与分析51-52
• 5.4 本章小结52-53
• 第六章 工作总结与展望53-54
• 参考文献54-60
• 致谢60-61
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 胡国永;陈长缨;陈振强;;白光LED照明光源用作室内无线通信研究[J];光通信技术;2006年07期

2 肖沙里;徐智敏;刘宇;李晓毅;;日盲紫外光通信硬件设计[J];光通信技术;2006年10期

3 郭文记;闫吉庆;唐义;白廷柱;黄刚;陈志海;;一种低重频高码率紫外光通信方法和系统[J];光学技术;2012年02期

  本文关键词：无线光通信中的编码与调制技术研究及应用，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：295430