MIMO可见光通信系统的接收端设计

发布时间：2017-08-11 10:16

  本文关键词：MIMO可见光通信系统的接收端设计

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【摘要】：MIMO技术利用空间复用技术,使得可见光通信拥有更大的通信容量以及更强的可靠性。基于MIMO技术的可见光通信技术是高速可见光通信系统的最佳选择,可见光通信系统MIMO化的发展过程中,如何使得数据准确、快速恢复是仍需要解决的关键问题。本文首先介绍了可见光通信的基本概念,讨论了MIMO系统的分类与关键技术,阐述了MIMO技术应用在可见光通信中的优势。针对MIMO可见光通信系统中,接收端动态移动时,信道参数矩阵H矩阵的动态更新问题,提出了利用高速采样速率以及判决冗余来解决的方案,在系统采样速率大于10M的情况下就可以实现对H矩阵的动态追踪,并通过设计的MIMO可见光通信系统进行实验验证了该方法的可行性。通过光学系统的设计来实现成像型MIMO系统,从而简化数据恢复步骤与时间,节省DSP的计算和占用内存,降低恢复成本,提高恢复速率。本文阐述了利用折-反射式抛物面透镜的光学设计解决方案,通过详细的理论分析和仿真结果说明了该结构在成像系统中的实用性。总结出该结构的四大优点:(1)聚光性好,接收机上的光斑小且随着位置的改变,光斑的大小改变很少,提供了稳定的信道增益;(2)在室内的任何位置实现信号光斑分离;(3)其不透明的结构可以抑制墙面反射光的进入,从而减少多径干扰;(4)通过光学设计,降低了数据恢复成本,提高了数据恢复速率,实现高性价比。文章的最后,对光学系统设计提出了优化方案,对其结构参数进行优化,以节省制造时的工艺材料,降低制造成本。更进一步的,通过设计光学系统的倾斜和翻转,找到了该结构在室内倾斜时的接收极限角,完善了其实用性的分析。
【关键词】：可见光通信 多输入多输出 动态更新 成像系统 信号分离
【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8-15
• 1.1 基于MIMO技术的可见光通信系统的简介8-9
• 1.2 MIMO技术应用在可见光通信中的发展和国内外研究现状9-11
• 1.3 MIMO技术应用在可见光通信中存在的问题11-13
• 1.4 MIMO可见光通信系统中光学设计的意义13-14
• 1.5 本论文的研究内容及篇章结构14-15
• 第二章 MIMO可见光通信系统15-23
• 2.1 MIMO可见光通信系统通信原理15-18
• 2.1.1 MIMO可见光通信系统中的H矩阵15-16
• 2.1.2 MIMO系统中的通信过程16-18
• 2.2 MIMO可见光通信系统中H矩阵的动态追踪18-22
• 2.2.1 H矩阵的动态追踪原理18-20
• 2.2.2 系统实验结果及讨论20-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第三章 MIMO可见光通信系统中光学系统的设计23-39
• 3.1 MIMO可见光通信系统对光学系统23-24
• 3.1.1 成像型与非成像型可见光通信系统的性能对比23-24
• 3.1.2 成像型可见光通信系统对光学系统的要求24
• 3.2 半球型透镜光学系统的分析24-30
• 3.2.1 半球型透镜光学系统的结构分析24-26
• 3.2.2 半球型透镜光学系统的性能分析26-30
• 3.3 非球面光学系统的设计与理论分析30-38
• 3.3.1 折-反射式抛物面透镜光学系统的结构设计30-31
• 3.3.2 折-反射式抛物面透镜光学系统的理论分析31-36
• 3.3.3 反射位置对光斑分布的影响36-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 光学系统的设计与实用性性能分析39-52
• 4.1 ZEMAX光学设计软件39-40
• 4.1.1 ZEMAX光学设计软件39
• 4.1.2 利用ZEMAX软件进行光学设计的步骤39-40
• 4.2 抛物面透镜光学系统的性能分析40-48
• 4.2.1 基于折-反射式抛物面镜的成像系统模型40-43
• 4.2.2 折-反射式抛物面镜在室内的成像分析43-48
• 4.3 不同结构参数的折-反射式抛物面结构性能分析48-50
• 4.3.1 基于QP2-6 的四象限探测器的光学系统性能48-49
• 4.3.2 基于QP100-6 的四象限探测器的光学系统性能49-50
• 4.4 折-反射式抛物面透镜结构的优越性与实用性分析50-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 接收机的参数优化52-60
• 5.1 根据折-反射式抛物面镜的参数设计光学系统52-54
• 5.2 光学系统倾斜极限分析54-59
• 5.2.1 光学系统绕直径旋转30度55-56
• 5.2.2 光学系统绕直径旋转45度56-57
• 5.2.3 光学系统绕直径旋转60度57-58
• 5.2.4 光学系统绕直径旋转90度58-59
• 5.3 本章小结59-60
• 第六章 总结与展望60-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文67

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本文编号：655554