高速可见光通信中关键算法研究
发布时间：2021-07-06 16:43
可见光通信技术（Visible Light Communication,VLC）,由于其具有高发射功率、无需授权、无电磁干扰、保密性好、水下传输损耗小等优点,被认为是面向下一代室内无线宽带接入、高速水下通信的重要技术。本论文主要围绕VLC系统在室内和水下通信应用场景中关键的均衡技术展开,重点讨论了存在非线性情况下,信道建模,以及低复杂度高性能非线性均衡算法的实现。论文首先介绍了室内VLC系统的发射机、信道和接收机的工作原理,包括发光二极管（LED）和激光二极管（LD）的结构、发光机理、发光光谱与伏安特性和光电探测器工作原理。随后重点讨论了目前常见的非线性建模、非线性均衡技术以及非线性对于单载波/多载波调制的影响。最后,我们提出三种VLC非线性补偿技术并在室内和水下两种应用场景下验证了算法性能,其中包括:（1）在室内应用场景下,提出并且系统地验证了一种频域低复杂度高性能非线性均衡算法,FD-NC。（2）在室内应用场景下,提出并且系统地验证了一种时域基于匹配追踪（Match Pursuit,MP）、正交匹配追踪（Orthogonal MatchPursuit,OMP）的稀疏低复杂度高性能非...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?Ｆｒａｎｋ?Ｈａｎｓｏｎ等人的实验平台示意图［２４］??２０１５年，沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学（Ｋｉｎｇ?Ａｂｄｕｌｌａｈ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?ｏｆ?Ｓｃｉｅｎｃｅ?ａｎｄ??
Ｉｒｉｓ?ＢＳ??图１．２?Ｆｒａｎｋ?Ｈａｎｓｏｎ等人的实验平台示意图［２４］??２０１５年，沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学（Ｋｉｎｇ?Ａｂｄｕｌｌａｈ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?ｏｆ?Ｓｃｉｅｎｃｅ?ａｎｄ??Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）的Ｈａｓｓａｎ?Ｍａｋｉｎｅ?Ｏｕｂｅｉ等人使用５２０ｎｍ激光器，ＯＯＫ直接调制，实现了??２．３Ｇｂｉｔ／ｓ在沿海海水（衰减系数：０．５６８ｍ－１）中７ｍ传输，误比特率（ＢＥＲ）低于７％前??向纠错（ＦＥＣ）要求３．８ｘｌ０＿３ｔ３１ｌ随后又使用更高功率的氮化镓激光器（４５０ｎｍ，??ＯｓｒａｍＰＬ４５０Ｂ）实现了在清水中?ｌＧｂｉｔ／ｓ，?２０ｍ传输［３２］。??＞眶孝Ｊ??Ｌｅｎｓ?Ｗａｔｅｒ?Ｃｈａｎｎｅｌ?Ｌｅｎｓ??Ｃｌｏｃｋ?ｄ?／Ａ?／、?】ｊ??８?＿（??ＤＣＡ??图１．３?Ｈａｓｓａｎ?Ｍａｋｉｎｅ?Ｏｕｂｅｉ等人的实验平台示意图［２６］??ＨａｓｓａｎＭａｋｉｎｅＯｕｂｅｉ等人又与台湾大学、台湾交通大学合作，采用１６ＱＡＭ－ＯＦＤＭ调??制技术实现了?４．８Ｇｂｉｔ／ｓ，?５．４ｍ清水中的传输ｆ３３］。除了从提高频谱利用率方面考虑，美国??Ｃｌｅｍｓｏｎ大学的研究人员将轨道角动量复用（ＯＡＭ）引入水下无线光通信
是?Ｌｍ）。??ＬＥＤ可由／／／￣／ｒ族化合物，如ＧａＰ?（磷化镓）、ＧａＡｓＰ?（磷砷化镓）等半导体制成。??其核心部分是ＰＮ结，也叫做空间电荷区。ＬＥＤ发光原理如图２．１所示。常态下，电子和??空穴因子ＰＮ结势垒区限制而不能发生复合，当在ＰＮ上结加正电压时候，由于外加电场??和内建电场的抵消作用，使得ＰＮ结的空间电荷区变窄，载流子的扩散运动占据主导，能??够大于漂移运动，致使Ｐ区的空穴注入Ｎ区，Ｎ区的电子注入Ｐｇ［３９４Ｇ］。当在ＬＥＤ的ＰＮ??结上加反向电压，这时少数载流子难以注入，故不发光［３９４Ｑ］。???Ｎ＼Ｎ?Ｈ＇ｌ－＾???０Ｑｅ?ｊ；??发光??｜价带??ＮＥ?Ｉ?ＳＥ?｜?ＰＥ??图２．１?ＬＥＤ的发光原理??因为半导体材料的禁带宽度决定了发光的波长，所以不同发光颜色的ＬＥＤ可以选用??不同禁带宽度的半导体材料来制造。目前常用的ＬＥＤ有红、绿、蓝、黄光ＬＥＤ。另外，??可以通过调节ＬＥＤ的工作电压、电流的大小来改变ＬＥＤ的光照度或光功率。??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Towards 10 Gb/s orthogonal frequency division multiplexing-based visible light communication using a GaN violet micro-LED[J]. MOHAMED SUFYAN ISLIM,RICARDO X.FERREIRA,XIANGYU HE,ENYUAN XIE,STEFAN VIDEV,SHAUN VIOLA,SCOTT WATSON,NIKOLAOS BAMIEDAKIS,RICHARD V.PENTY,IAN H.WHITE,ANTHONY E.KELLY,ERDAN GU,HARALD HAAS,MARTIN D.DAWSON. Photonics Research. 2017(02)
[2]Adaptive frequency domain pre-equalization for white-LED nonlinearity in OFDM-based visible light communication systems[J]. 张汝岐,李建锋,黄治同,纪越峰. Chinese Optics Letters. 2015(07)
[3]Improving performance of 750-Mb/s visible light communication system using adaptive Nyquist windowing[J]. 李荣玲,王源泉,汤婵娟,王一光,商慧亮,迟楠. Chinese Optics Letters. 2013(08)
[4]白光LED室内可见光通信的关键技术[J]. 骆宏图,陈长缨,傅倩,赵惠珊,莫晨晓. 光通信技术. 2011(02)
[5]白光LED照明的可见光通信的现状及发展[J]. 刘宏展,吕晓旭,王发强,梁瑞生,王金东,张准. 光通信技术. 2009(07)
[6]针对DMT调制技术的自适应均衡方法[J]. 周筑,叶楠,韩声栋,郑志航. 通信技术. 1997(03)
硕士论文
[1]自适应OFDM在室内可见光通信中的应用研究[D]. 姜玲玲.长春理工大学 2010
本文编号：3268599
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?Ｆｒａｎｋ?Ｈａｎｓｏｎ等人的实验平台示意图［２４］??２０１５年，沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学（Ｋｉｎｇ?Ａｂｄｕｌｌａｈ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?ｏｆ?Ｓｃｉｅｎｃｅ?ａｎｄ??
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是?Ｌｍ）。??ＬＥＤ可由／／／￣／ｒ族化合物，如ＧａＰ?（磷化镓）、ＧａＡｓＰ?（磷砷化镓）等半导体制成。??其核心部分是ＰＮ结，也叫做空间电荷区。ＬＥＤ发光原理如图２．１所示。常态下，电子和??空穴因子ＰＮ结势垒区限制而不能发生复合，当在ＰＮ上结加正电压时候，由于外加电场??和内建电场的抵消作用，使得ＰＮ结的空间电荷区变窄，载流子的扩散运动占据主导，能??够大于漂移运动，致使Ｐ区的空穴注入Ｎ区，Ｎ区的电子注入Ｐｇ［３９４Ｇ］。当在ＬＥＤ的ＰＮ??结上加反向电压，这时少数载流子难以注入，故不发光［３９４Ｑ］。???Ｎ＼Ｎ?Ｈ＇ｌ－＾???０Ｑｅ?ｊ；??发光??｜价带??ＮＥ?Ｉ?ＳＥ?｜?ＰＥ??图２．１?ＬＥＤ的发光原理??因为半导体材料的禁带宽度决定了发光的波长，所以不同发光颜色的ＬＥＤ可以选用??不同禁带宽度的半导体材料来制造。目前常用的ＬＥＤ有红、绿、蓝、黄光ＬＥＤ。另外，??可以通过调节ＬＥＤ的工作电压、电流的大小来改变ＬＥＤ的光照度或光功率。??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Towards 10 Gb/s orthogonal frequency division multiplexing-based visible light communication using a GaN violet micro-LED[J]. MOHAMED SUFYAN ISLIM,RICARDO X.FERREIRA,XIANGYU HE,ENYUAN XIE,STEFAN VIDEV,SHAUN VIOLA,SCOTT WATSON,NIKOLAOS BAMIEDAKIS,RICHARD V.PENTY,IAN H.WHITE,ANTHONY E.KELLY,ERDAN GU,HARALD HAAS,MARTIN D.DAWSON. Photonics Research. 2017(02)
[2]Adaptive frequency domain pre-equalization for white-LED nonlinearity in OFDM-based visible light communication systems[J]. 张汝岐,李建锋,黄治同,纪越峰. Chinese Optics Letters. 2015(07)
[3]Improving performance of 750-Mb/s visible light communication system using adaptive Nyquist windowing[J]. 李荣玲,王源泉,汤婵娟,王一光,商慧亮,迟楠. Chinese Optics Letters. 2013(08)
[4]白光LED室内可见光通信的关键技术[J]. 骆宏图,陈长缨,傅倩,赵惠珊,莫晨晓. 光通信技术. 2011(02)
[5]白光LED照明的可见光通信的现状及发展[J]. 刘宏展,吕晓旭,王发强,梁瑞生,王金东,张准. 光通信技术. 2009(07)
[6]针对DMT调制技术的自适应均衡方法[J]. 周筑,叶楠,韩声栋,郑志航. 通信技术. 1997(03)
硕士论文
[1]自适应OFDM在室内可见光通信中的应用研究[D]. 姜玲玲.长春理工大学 2010
本文编号：3268599
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