室内可见光通信调制算法研究

发布时间：2017-09-26 16:14

  本文关键词：室内可见光通信调制算法研究

  更多相关文章： 室内可见光通信 脉冲调制 空间调制 亮度控制

【摘要】：可见光通信是利用可见光波段进行通信,它能解决现有频谱资源稀缺的问题,同时又能消除电磁干扰和减少对人体的辐射。室内可见光通信在照明的同时完成通信,不仅能够节约能源,还避免了架设通信设备,对于不透光的室内来说,还能够实现信息的安全保密传输。因此,室内可见光通信成为了当下通信发展的热潮。本文首先介绍了白光LED的特点,并讨论了可见光传统的调制方式。开关调制是最简单可靠的调制方法,基于此本文介绍了可见光通信的硬件实现原理。脉冲调制包括脉冲幅度调制、脉冲位置调制和脉冲宽度调制。脉冲调制相对于开关调制而言,能够根据脉冲变化的多样性增加传输速率。在室内MIMO可见光通信模型基础之上,本文介绍了解调算法,包括最大似然、对数似然比以及最大比合并检测,并对前两者进行仿真比较,结果表明,两者性能几乎相同。在基于MIMO的可见光通信系统中,不同信道之间具有高度相关性,因此通信的可靠性较低。为了改善系统的性能,本文首先比较了重复编码、空间复用和空间调制这三种技术,仿真证明空间调制具有最优的性能,基于此提出了改进的空间调制算法,在保持系统传输速率不变的情况下,将传统空间调制中每时刻激活一根天线扩展为两根,并利用非均匀的能量分配准则进行调制,较好地克服了信道的高度相关问题。本文在在4×4信道下对算法的误码率进行了仿真,结果表明该算法在高信噪比下,系统的可靠性得到了显著的提升。要实现室内照明的亮度可控,传统的方法是改变每个包含信息传递时隙的脉冲大小。由于发射器件一般有最大脉冲限制范围,亮度的提升空间较小,因此可以通过调制未被利用的时隙的脉冲完成亮度的提升。基于上述原理,本文首先在SISO模型下,比较了现有的PPM平均调制和VMPPM调制的性能,实验证明VMPPM具有更好的稳定性。在此基础上,本文提出了将脉冲幅度调制与VMPPM相结合的算法,既维持了其可靠性不变,又实现了亮度比例任意可调。接下来,本文将亮度控制应用到室内MIMO系统中,将亮度调制的时间概念转化为空间概念,并对PPM平均调制和VMPPM进行仿真比较。结果表明,在MIMO系统中,PPM平均调制的性能更好。
【关键词】：室内可见光通信 脉冲调制 空间调制 亮度控制
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.1;TN911.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 见光通信发展现状10-12
• 1.2.1 室内可见光通信10-11
• 1.2.2 室外可见光通信11
• 1.2.3 可见光通信实现难点11-12
• 1.3 本文主要工作12-13
• 1.4 论文结构安排13-14
• 2 可见光调制解调算法介绍14-23
• 2.1 白光LED简介14-15
• 2.2 开关键控调制15-16
• 2.3 脉冲调制16-18
• 2.3.1 脉冲幅度调制16-17
• 2.3.2 脉冲位置调制17-18
• 2.3.3 脉冲宽度调制18
• 2.4 室内可见光通信模型18-19
• 2.5 可见光通信的解调算法简介19-22
• 2.5.1 最大似然19-20
• 2.5.2 对数似然比20-21
• 2.5.3 最大比合并21-22
• 2.6 本章小结22-23
• 3 室内可见光通信的算法介绍与改进23-39
• 3.1 MIMO介绍23-25
• 3.1.1 MIMO系统中的分集23-24
• 3.1.2 MIMO系统中的复用24
• 3.1.3 空间调制24-25
• 3.2 LED阵列简介25-26
• 3.3 室内可见光通信信道26-29
• 3.3.1 自由光空间简介26-27
• 3.3.2 信号传播方式及能量分布27-28
• 3.3.3 信道模型28-29
• 3.4 室内MIMO模型不同调制方式性能比较29-31
• 3.4.1 重复编码29-30
• 3.4.2 空间复用30
• 3.4.3 空间调制30-31
• 3.5 信道编码性能改善31-33
• 3.5.1 卷积码31-32
• 3.5.2 维特比译码32
• 3.5.3 卷积码在可见光通信中的应用32-33
• 3.6 改进的空间调制算法33-38
• 3.6.1 SM-PAM算法介绍33-34
• 3.6.2 En-SM算法介绍34-36
• 3.6.3 仿真结果36-37
• 3.6.4 速率分析37-38
• 3.7 本章小结38-39
• 4 室内可见光亮度控制39-52
• 4.1 脉冲幅值不可调亮度控制方法39-45
• 4.1.1 归零OOK调制39
• 4.1.2 变长OOK调制39-41
• 4.1.3 变长PPM调制41-42
• 4.1.4 MPPM调制42-43
• 4.1.5 VMPPM调制43-44
• 4.1.6 PPM-PWM联合亮度调制44-45
• 4.2 脉冲幅值可调亮度控制方法45-48
• 4.2.1 PPM平均调制45-46
• 4.2.2 PAM-VMPPM联合亮度调制46-47
• 4.2.3 仿真结果47-48
• 4.3 MIMO模型下的亮度控制48-51
• 4.3.1 MIMO下的PPM平均调制48-49
• 4.3.2 MIMO下的PAM-VMPPM联合亮度调制49-50
• 4.3.3 仿真分析50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 结论52-53
• 参考文献53-57
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况57-58
• 致谢58-59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 萧f，

本文编号：924484