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室内可见光通信复合光学接收端设计与分析

发布时间:2019-03-30 15:24
【摘要】:本文提出了一种适用于室内可见光通信的新型光学接收端的设计.根据复合抛物面聚光器的聚光特性,将光电探测器与复合抛物面聚光器耦合作为接收子单元,并将这些接收子单元按照特定的几何关系嵌入一个半球面中,得到角度分集型的复合光学接收端,达到水平方向360°,垂直方向180°的大视场.对每个接收单元接收到的光能量,低传输数据时进行相加求和作为最终的接收功率,高数据速率时取各个子单元的最大值作为接收功率.在一个5 m×5 m×3 m的空旷房间中,通过MATLAB对室内可见光通信系统建模仿真.计算结果表明,采用这种复合型光学接收端后,两种不同处理算法下的接收功率相对于直接接收分别提高了11.85和7.47 dB,增益分别为15.31和5.98.信噪比较高,两种情况下的平均值分别为79.17和72.26 dB,且接收信噪比分布平缓,波动较小.这说明采用本文设计的光学接收端,不仅能够得到较大的接收端视场角,同时获得较高的增益和接收功率,以及稳定的接收信噪比,避免了室内可见光通信系统中通信盲区的存在,保证了室内通信性能的稳定性.
[Abstract]:In this paper, a novel optical receiver for indoor visible light communication is proposed. According to the bunching characteristics of the composite parabolic concentrator, the photodetector is coupled with the composite parabolic concentrator as the receiving sub-unit, and these receiving subunits are embedded in a hemispherical surface according to the specific geometric relationship. The composite optical receiver with angle diversity is obtained, which reaches a large field of view with a horizontal direction of 360 掳and a vertical direction of 180 掳. For the optical energy received by each receiving unit, the sum is used as the final receiving power when the data is transmitted low, and the maximum value of each sub-unit is taken as the receiving power when the data rate is high. In a 5 m 脳 5 m 脳 3 m open room, the indoor visible light communication system is imitated by MATLAB. The calculation results show that the received power of the two different processing algorithms increases by 15.31 and 5.98 dB, compared with the direct reception by 11.85 and 7.47 dB, respectively, when the hybrid optical receiver is used. The signal-to-noise ratio (SNR) is high, the average values are 79.17 dB, and 72.26 dB, in both cases, and the signal-to-noise ratio (SNR) distribution is flat and the fluctuation is small. This shows that the optical receiver designed in this paper can not only obtain a large field of view angle at the receiving end, but also obtain a higher gain and receiving power, as well as a stable reception signal-to-noise ratio. It avoids the existence of communication blind area in indoor visible light communication system and ensures the stability of indoor communication performance.
【作者单位】: 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室;
【基金】:国家重点基础研究发展计划(批准号:2013CB329202)资助的课题~~
【分类号】:TN929.1

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本文编号:2450200

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