高速可见光通信关键技术研究

发布时间：2017-05-19 12:04

  本文关键词：高速可见光通信关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：可见光通信是一种利用可见光波段进行无线数据传输的通信技术。本文主要研究了利用LED作为光源的高速可见光通信关键技术,设计和实现了一个基于DCO-OFDM的可见光通信试验系统,其最高数据传输速率超过200Mbps,传输距离达3米。首先,本文对可见光通信IM/DD系统模型和DCO-OFDM系统进行了介绍,针对OFDM信号的高峰均比特性,提出对DCO-OFDM进行对称双边截断,并推导出了在给定发射功率条件下的最优直流偏置值,对算法有效性进行了仿真验证。然后,设计并实现了可见光通信系统的收发端模拟前端电路。分析了基于场效应管的LED驱动电路原理和参数设计,并对驱动电路中可能存在的非线性因素的影响进行了仿真分析；分析了基于跨阻放大和电压放大的接收端电路原理与参数设计,对接收端电路性能进行了仿真分析。接着,给出了基于DCO-OFDM的基带系统设计方案,对系统基本参数、子载波分配和数据帧结构进行了设计。重点研究了系统同步算法,给出了帧检测算法,通过仿真确定了帧检测门限；分析了符号定时偏差的影响,并给出了符号定时同步算法：针对DCO-OFDM系统的特点,分析了采样时钟频率偏差对系统性能的影响,给出了相应的频率偏差补偿算法。随后,对设计的基带系统方案进行了FPGA实现,给出了发射端和接收端主要模块的实现方式描述与仿真结果。最后,对本文设计和实现的试验系统进行了相应测试和分析。
【关键词】：可见光通信 最优直流偏置 模拟电路 基带算法 现场可编程门阵列
【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
• 缩略词13-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 可见光通信系统背景15-16
• 1.2 可见光通信研究现状16-17
• 1.3 可见光通信特点17
• 1.4 论文组织结构17-19
• 第二章 DCO-OFDM系统的最优直流偏置问题研究19-27
• 2.1 可见光通信IM/DD系统模型19
• 2.2 DCO-OFDM系统19-21
• 2.3 DCO-OFDM系统的最优直流偏置21-27
• 2.3.1 截断模型21-22
• 2.3.2 截断噪声分析22-23
• 2.3.3 最优直流偏置算法23-24
• 2.3.4 算法仿真分析24-27
• 第三章 可见光通信系统硬件电路设计与实现27-45
• 3.1 可见光通信系统硬件结构27
• 3.2 FPGA基带处理板27-28
• 3.3 ADC/DAC模块28
• 3.4 发射端模拟前端228-38
• 3.4.1 发射端LED灯28-30
• 3.4.2 LED灯的驱动原理与驱动电路参数设计30-34
• 3.4.3 LED驱动电路中非线性因素的影响34-38
• 3.5 接收端模拟前端38-45
• 3.5.1 接收端PD38-39
• 3.5.2 接收端原理39-40
• 3.5.3 接收端模拟前端电路参数设计40-42
• 3.5.4 电压转换电路设计42-43
• 3.5.5 接收端性能仿真43-45
• 第四章 基于DCO-OFDM的可见光通信数字基带系统设计45-63
• 4.1 基带系统基本方案设计45-46
• 4.1.1 基带系统基本参数设计45-46
• 4.1.2 OFDM符号子载波分配方案46
• 4.2 物理层帧结构46-48
• 4.2.1 前导符结构47-48
• 4.2.2 帧体结构48
• 4.3 DCO-OFDM系统同步算法48-60
• 4.3.1 帧检测算法49-51
• 4.3.2 符号定时偏差影响51-55
• 4.3.3 符号定时同步算法55-56
• 4.3.4 采样时钟同步算法56-60
• 4.4 DCO-OFDM系统信道估计与均衡算法60-63
• 第五章 基于DCO-OFDM的可见光通信数字基带FPGA实现63-87
• 5.1 可见光通信系统数字基带实现结构63-64
• 5.2 发射端数字基带FPGA实现64-77
• 5.2.1 负载控制模块64-67
• 5.2.2 帧校验模块67
• 5.2.3 扰码模块67-68
• 5.2.4 卷积码编码模块68
• 5.2.5 交织器模块68
• 5.2.6 Coded_Buf模块68-69
• 5.2.7 QAM模块69-71
• 5.2.8 导频模块71
• 5.2.9 IFFT控制模块71-73
• 5.2.10 DAC缓存模块73
• 5.2.11 前导符模块73
• 5.2.12 千兆网口模块73-74
• 5.2.13 中央控制模块74-76
• 5.2.14 发射端数字基带实现整体性能仿真与分析76-77
• 5.3 接收端数字基带FPGA实现77-87
• 5.3.1 帧检测模块77-80
• 5.3.2 符号定时同步模块80-81
• 5.3.3 信道估计与均衡模块81-83
• 5.3.4 采样时钟频率偏差补偿模块83-84
• 5.3.5 维特比译码模块84
• 5.3.6 千兆网口模块84
• 5.3.7 接收端FPGA实现的其他模块84-85
• 5.3.8 接收端数字基带实现整体性能仿真与分析85-87
• 第六章 系统测试87-95
• 6.1 信道频率响应曲线87-89
• 6.2 时域信号波形89-91
• 6.3 信号频谱91-93
• 6.4 系统数据传输速率与BER93-95
• 第七章 总结与展望95-97
• 7.1 总结95-96
• 7.2 进一步研究方向96-97
• 致谢97-99
• 参考文献99-103
• 攻读硕士学位期间发表的论文103

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 李荣玲;商慧亮;雷雨;王一光;王源泉;陆肖元;迟楠;;高速可见光通信中关键使能技术研究[J];激光与光电子学进展;2013年05期

2 龙九清;;OFDM系统中信道估计算法研究与仿真[J];通信技术;2008年10期

  本文关键词：高速可见光通信关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：378622