基于空间调制的室内可见光MIMO通信系统的研究

发布时间：2017-04-17 13:21

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【摘要】：可见光通信(VLC)是目前国内外通信领域研究的热点之一,它是利用发光二极管(LED)快速地切换明暗闪烁信号来传输数据信号。在满足日常室内外照明的同时,LED还能满足无线通信的需求。与传统的射频通信相比,可见光通信利用可见光波段的光作为信息载体,因而设备复杂度低,无电磁干扰。本文提出了基于空间调制室内可见光MIMO通信系统方案,该方案实现复杂度低并且具有高频谱效率。在空间调制中,白光LED由3种LED芯片(RGB LED)混合而成,并被固定在不同的空间位置,其中每一个LED可以充当一个自由附加度。空间调制技术与多输入多输出技术(SM-MIMO)相结合可以使系统改善频谱效率和误码率性能。在这个方案中,在一个码元时隙内只有一个发射器激活,而其它关闭。在接收处,通过最佳似然准则(ML)来检测并恢复原始信号。本文首先通过对白光LED照度分布的分析,给出可见光LED照度公式,仿真室内白光LED照度分布,验证室内照明的可行性。结合PD接收光功率的研究,仿真室内PD接收光功率的分布,验证室内通信的可行性。其次,对空间调制室内可见光MIMO通信系统的信噪比性能进行仿真分析,研究室内可见光通信的噪声来源,仿真噪声与数据传输速率之间的关系,确定主要噪声来源与次要噪声来源。最后,对空间调制室内可见光MIMO通信系统的可靠性和有效性进行仿真分析,仿真白光LED和光电探测器PD的个数对系统误码率以及频带利用率的影响进行了研究,并且仿真LED和PD各自的参数对系统误码率性能的影响进行了分析,结果表明合理地配置白光LED和光电探测器PD个数以及各自的参数能改善整个通信系统性能。并且提出了MIMO链路阻塞方案来改善通信系统的性能,结果表明该方案都能有效地改善系统的误码率性能。
【关键词】：可见光通信 空间调制 多输入多输出 白光LED
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 可见光通信系统概述8-10
• 1.2 可见光通信与红外、射频通信的比较10-12
• 1.2.1 可见光通信与红外通信的比较10
• 1.2.2 可见光通信与射频通信的比较10-12
• 1.3 可见光通信国内外发展状况12-14
• 1.3.1 国外可见光通信技术的研究现状12-13
• 1.3.2 国内可见光通信技术的研究现状13-14
• 1.4 论文研究的主要内容14-16
• 第二章 室内可见光无线通信系统基本原理16-30
• 2.1 室内可见光无线通信系统发射与接收机结构16-19
• 2.1.1 可见光通信的光源特性17-18
• 2.1.2 可见光通信的接收机特性18-19
• 2.2 室内可见光通信信道19-24
• 2.2.1 室内可见光通信信道的基本原理21-23
• 2.2.2 室内可见光通信信道模型23-24
• 2.3 可见光通信链路模型24-27
• 2.3.1 视距链路结构25-26
• 2.3.2 非视距链路结构26-27
• 2.4 可见光通信调制解调技术27-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第三章 基于空间调制的室内可见光MIMO通信系统30-47
• 3.1 概述30
• 3.2 室内可见光MIMO无线通信系统模型30-33
• 3.3 空间调制的室内可见光MIMO无线通信33-45
• 3.3.1 空间调制的基本原理34-35
• 3.3.2 室内可见光SM-MIMO通信系统模型35-37
• 3.3.3 仿真模型的建立37-38
• 3.3.4 室内可见光SM-MIMO通信系统照度分析38-40
• 3.3.5 室内可见光SM-MIMO通信系统接收光功率分析40-42
• 3.3.6 室内可见光SM-MIMO通信系统噪声分析42-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第四章 基于空间调制的室内可见光MIMO通信系统的性能研究47-61
• 4.1 基于空间调制的室内可见光MIMO通信系统的误码率性能47-50
• 4.2 影响系统性能的因素对比50-59
• 4.2.1 白光LED和PD的个数50-55
• 4.2.2 白光LED和PD的物理参数55-58
• 4.2.3 系统误码率性能的改善58-59
• 4.3 本章小结59-61
• 第五章 总结与展望61-63
• 5.1 全文工作总结61
• 5.2 工作展望61-63
• 参考文献63-66
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文66-67
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目67-68
• 致谢68

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本文编号：313317