室内可见光通信系统的光源布局方案研究
本文选题:室内可见光通信 + 光源布局 ; 参考:《吉林大学》2017年硕士论文
【摘要】:白光LED因具有节能环保、灵敏度高以及无电磁污染等优点,近年来越来越多的应用于生活以及商业照明。可见光通信(Visible Light Communication,VLC)正是利用白光LED的快速的明暗闪烁特性、将信号调制到白光LED上进行信息的传输,白光LED实现了通信和照明的双重功能。室内VLC系统中,光学发射天线以及光学接收天线作为主要组成部分,其性能直接影响整个系统的可靠性和信号传输的稳定性,而光源布局在很大程度上决定了发射天线的性能的优劣。因此本文研究了LED光源布局对室内VLC系统性能的影响。首先本文介绍了白光LED光源的发光原理、光学特性以及辐度学特性,同时还介绍了室内VLC系统的直射链路模型以及漫射链路模型。其次,本文提出一种在信噪比、品质因数以及光照度分布等方面相对于网格型、圆型以及椭圆型更优的双椭圆型光源布局,并运用遗传算法进行光源布局优化,证明系统总发射功率相同时,双椭圆型光源布局相对更优。再次,本文基于室内VLC系统的双椭圆型光源布局提出一种改进系统信噪比分布的方法即在保证VLC系统总发射功率不变的情况下,提高光源布局中角落处LED阵列的发射功率。仿真结果表明,本文中提出的改进方案在光照度分布、信噪比的分布以及信噪比品质因数方面均优于原方案,并验证了在网格型、圆型以及椭圆型光源布局中该改进方案同样适用。最后,本文研究了考虑直射链路和漫射链路时系统接收区域内信噪比的分布以及信噪比品质因数,进一步证明了本文中提出的方案可以有效提高系统性能。
[Abstract]:Due to its advantages of saving energy and environmental protection, high sensitivity and no electromagnetic pollution, white LED has been applied to daily and commercial lighting more and more in recent years.Visible Light Communication (VLC) is to modulate the signal to the white light LED for information transmission by using the fast light and dark flicker characteristics of the white light LED. The white light LED realizes the dual function of communication and illumination.In the indoor VLC system, the optical transmitting antenna and the optical receiving antenna are the main components. Its performance directly affects the reliability of the whole system and the stability of the signal transmission.The layout of the light source determines the performance of the transmitting antenna to a great extent.Therefore, the effect of LED light source layout on indoor VLC system performance is studied in this paper.In this paper, the luminescence principle, optical properties and radiance characteristics of white LED light source are introduced, and the direct link model and diffuse link model of indoor VLC system are also introduced.Secondly, this paper proposes a double elliptic light source layout which is better than grid type, circular type and elliptic type in signal-to-noise ratio (SNR), quality factor and illumination distribution, and the genetic algorithm is used to optimize the layout of the light source.It is proved that the configuration of double elliptical light source is better when the total transmission power of the system is the same.Thirdly, based on the double elliptical light source layout of indoor VLC system, this paper proposes a method to improve the distribution of SNR of the system, that is, to increase the emission power of LED array at the corner of the light source layout while keeping the total transmit power of the VLC system unchanged.The simulation results show that the proposed scheme is superior to the original scheme in the distribution of illumination, the distribution of signal-to-noise ratio and the quality factor of signal-to-noise ratio.The improved scheme is also applicable in circular and elliptical light source layout.Finally, the distribution of SNR and SNR quality factor in the receiving area of the system considering direct link and diffuse link are studied. It is further proved that the proposed scheme can effectively improve the system performance.
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN929.1
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,本文编号:1737526
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