可见光OFDM通信系统同步技术研究

发布时间：2017-04-19 22:08

  本文关键词：可见光OFDM通信系统同步技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：基于LED灯的可见光通信(VLC),因其绿色节能、频谱资源丰富、保密性好等优势,近年来得到了广泛的研究。本文研究基于DCO-OFDM方案的LED可见光通信系统中接收端的同步算法及其硬件实现,全文工作如下：一、分析了定时同步偏差和采样时钟同步偏差对系统性能的影响。其中定时偏差包括三种情况,分别会造成相位旋转、符号间干扰和载波间干扰；而采样时钟频率偏差则会造成幅度衰减、相位旋转和载波间干扰。二、针对定时同步问题,提出了两种改进算法。一种是改进Park算法,考虑到DCO-OFDM符号的镜像对称结构,利用接收序列自身对称相关,采用和传统Park算法同样的判决测度,不仅得到了尖锐的相关峰,而且消除了Park算法中的副峰干扰；另一种是多周期序列互相关改进算法,其思想是利用帧头D个重复的周期为L的训练序列做一次相关之后,再对L点延迟的两个相关值做乘积,得到D-1个更尖锐的相关峰。仿真表明,两种算法都能降低误帧率,且定时偏差几乎为0。其中,后一种算法复杂度低,更适于硬件实现。三、对于采样时钟同步问题,提出了基于异步采样的两种算法,都用到了数据符号中的梳状导频。一种是用LS算法估计采样时钟频率偏差,然后用多项式插值恢复后重新解调：另一种是在估计出各子载波上的相位旋转后,在频域进行补偿。仿真表明,两种算法在VLC系统中都表现良好。针对第二种算法,本文提出一种硬件实现简化结构。四、在本实验室搭建的室内可见光通信系统硬件平台上,设计并实现了其中基带调制解调部分。本文给出了DCO-OFDM收发机的系统设计和硬件实现架构,重点介绍了提出的两种同步算法的FPGA实现方案,并最终在FPGA上调通了整个链路,验证了整个系统的正确性和本文提出的同步算法的有效性。
【关键词】：可见光通信 DCO-OFDM 符号定时同步 采样时钟同步 FPGA
【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
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 缩略语13-15
• 第1章 绪论15-23
• 1.1 论文研究背景15-20
• 1.1.1 可见光通信技术概述15-18
• 1.1.2 OFDM在可见光通信技术中的应用18-19
• 1.1.3 OFDM同步技术的研究现状19-20
• 1.2 本文的研究工作及章节安排20-23
• 1.2.1 本文的研究工作20
• 1.2.2 章节安排20-23
• 第2章 同步误差对可见光OFDM系统影响分析23-37
• 2.1 引言23-24
• 2.2 可见光OFDM介绍24-29
• 2.2.1 OFDM原理24-27
• 2.2.2 可见光OFDM分类27-29
• 2.3 可见光OFDM中同步误差影响分析29-36
• 2.3.1 符号定时偏差的影响30-33
• 2.3.2 采样时钟偏差的影响33-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第3章 可见光OFDM系统中定时同步算法研究37-53
• 3.1 引言37-38
• 3.2 基于接收序列自相关定时同步算法38-44
• 3.2.1 SC算法38-39
• 3.2.2 Minn算法39-41
• 3.2.3 Park算法41-42
• 3.2.4 改进Park算法42-44
• 3.3 基于本地序列互相关的定时同步算法44-48
• 3.3.1 基于单周期序列互相关定时算法44-46
• 3.3.2 改进的多周期序列互相关的定时同步算法46-48
• 3.4 仿真结果与分析48-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第4章 可见光OFDM系统中采样时钟同步算法研究53-71
• 4.1 引言53-54
• 4.2 采样时钟偏差估计及插值恢复算法54-64
• 4.2.1 采样时钟偏差估计54-57
• 4.2.2 Farrow结构多项式插值57-60
• 4.2.3 仿真结果与分析60-64
• 4.3 基于LS的相位估计及频域补偿算法64-70
• 4.3.1 LS相位旋转估计及频域补偿算法65-66
• 4.3.2 改进的易于硬件实现的简化算法66-67
• 4.3.3 仿真结果与分析67-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第5章 可见光OFDM系统及同步模块的FPGA实现71-83
• 5.1 引言71
• 5.2 收发机总体方案设计71-74
• 5.3 发射机硬件设计74-76
• 5.4 接收机硬件设计76-81
• 5.4.1 定时同步FPGA实现77-78
• 5.4.2 采样时钟同步FPGA实现78-81
• 5.5 DCO-OFDM系统实现与测试81-82
• 5.6 本章小结82-83
• 第6章 总结与展望83-85
• 6.1 本文的研究成果83
• 6.2 进一步研究的方向83-85
• 参考文献85-89
• 硕士期间发表的学术论文及参与的科研项目89-91
• 致谢91

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本文编号：317223