基于OFDM的室内可见光通信系统接收端实现

发布时间：2017-09-12 08:48

  本文关键词：基于OFDM的室内可见光通信系统接收端实现

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【摘要】：将OFDM技术引入到室内可见光通信系统中能有效提高系统性能,特别是能够改善多径效应所造成的影响,而且用硬件实现的困难程度小于使用均衡器的单载波系统。但OFDM技术对同步的要求较高,在提高可见光通信传输速率的同时也增加了信号解调的难度。因此有必要设计基于OFDM的室内可见光通信接收端系统来解决光信号的接收和同步解调问题。首先,该论文介绍了基于OFDM的室内可见光通信系统接收端的基本结构。接收端系统主要分为光信号接收和信号同步解调两个部分。信号接收部分需要把传输的光信号转换为电信号,然后经过一定的放大和滤波后,通过ADC电路的采样量化处理将模拟信号转换为数字信号传递给FPGA芯片进行OFDM信号的同步解调。其次,该论文对接收端系统光信号接收部分电路进行了设计。通过考虑每个电路的线性度、带宽、相位和时延等因素设计出了光-电转换电路、前置放大电路、滤波电路和主放大电路。然后对电路进行软件仿真,确定了电路的线性度、带宽、相位和时延等因素符合系统设计要求。再次,该论文基于Xilinx ISE的开发环境完成了信号同步解调模块的设计。重点研究了OFDM同步模块的设计,最终设计了帧同步、载波同步和码元同步三个部分。解调部分则设计了与发射端相对应的循环前缀移除、FFT、逆映射、解交织与信道译码模块。最后,该论文完成了接收端系统各部分的电路原理图绘制,并制作调制成功了实际硬件电路。通过发射端发送特定波形的光信号,接收端对光信号进行接收处理后,比较信源与信宿波形的方式来验证最终的设计符合要求。
【关键词】：可见光通信 接收端 OFDM FPGA
【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
• 专用术语注释表8-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 基于OFDM的室内VLC系统接收端概述9-12
• 1.1.1 可见光通信系统接收端概述9-10
• 1.1.2 OFDM应用于VLC系统概述10-11
• 1.1.3 接收端系统硬件实现概述11-12
• 1.2 课题的研究意义12
• 1.3 课题研究内容和行文结构12-14
• 1.3.1 课题研究内容12-13
• 1.3.2 课题行文结构13-14
• 第二章 接收端系统结构与开发环境介绍14-23
• 2.1 基于OFDM的室内VLC接收端系统结构14-15
• 2.2 OFDM同步解调开发环境介绍15-18
• 2.2.1 FPGA可编程芯片选型介绍15-16
• 2.2.2 FPGA软件开发环境介绍16-18
• 2.3 接收端系统电路设计开发环境介绍18-22
• 2.3.1 光电探测器选型介绍19-21
• 2.3.2 运算放大器芯片选型介绍21
• 2.3.3 电路设计软件开发环境介绍21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 接收端硬件电路设计23-44
• 3.1 电路参数分析23-35
• 3.1.1 线性度分析23-25
• 3.1.2 电路偏置分析25-29
• 3.1.3 带宽分析29-32
• 3.1.4 相位分析32-33
• 3.1.5 噪声分析33-35
• 3.2 光接收电路设计35-37
• 3.3 前置放大电路设计37-39
• 3.4 滤波器电路设计39-41
• 3.5 主放大器电路设计41-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 接收端的同步与解调模块设计44-66
• 4.1 分组检测44-48
• 4.1.1 延时相关方法进行分组检测原理44-45
• 4.1.2 延时相干加长算法的硬件实现45-48
• 4.2 载波检测48-52
• 4.2.1 载波同步的时域方法48-49
• 4.2.2 载波频率同步硬件设计49-52
• 4.3 码元同步52-54
• 4.3.1 码元同步的原理52
• 4.3.2 码元同步的硬件设计52-54
• 4.4 信道估计与均衡同步54-58
• 4.4.1 频域上信道估计与均衡设计方法54-56
• 4.4.2 频域上信道估计与均衡硬件设计56-58
• 4.5 16QAM解调58-62
• 4.5.1 16QAM解调的设计方法58-59
• 4.5.2 16QAM解调的硬件设计59-62
• 4.6 解交织62-65
• 4.6.1 解交织的原理62-63
• 4.6.2 解交织的硬件设计63-65
• 4.7 本章小结65-66
• 第五章 接收端系统实现与仿真66-71
• 5.1 前置放大电路实现与仿真66
• 5.2 滤波放大电路实现与仿真66-68
• 5.3 接收端系统电路实现与仿真68-70
• 5.4 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 6.1 全文总结71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-75
• 附录1 攻读硕士学位期间申请的专利75-76
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目76-77
• 致谢77

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本文编号：836237