强背景光下LED交通灯的可见光通信误码率分析

发布时间：2020-02-14 12:31

【摘要】：LED交通灯的可见光通信将成为室外智能交通系统的发展方向。为了研究和克服信道中强背景光噪声对LED交通灯的可见光通信系统的干扰,对其通信信道建立强背景光噪声模型,分别构建了脉冲位置调制(PPM)、扩频(Gold码)、Gold码+PPM三种不同调制下的通信系统。首先分析了强背景光的相关参数,然后对PPM、Gold码、Gold码+PPM三种不同调制下系统误码率性能进行了比较。结果表明,接收机的视场角越小,接收机的直径越小,则通信系统受到背景光噪声的干扰就越小;在相同检测面信号功率下,太阳直射背景光噪声比扩展背景光更加影响系统通信性能;在同一背景光下,误码率最低的是PPM调制,其次是Gold码,Gold码+PPM的系统误码率最高。以扩展背景光的误码率达到10~(-4)作为参考,PPM通信系统分别比Gold码、Gold码+PPM通信系统低0.125和0.5 W的检测面信号功率。
【图文】：

示意图,背景光,功率,接收机

力?fv(2)2)点光源功率为:Ρ=w()λ×A×Δλ(3)式中:W(λ)为日光的辐射谱函数，Δλ为滤波器的带宽(Δλ=150MHz)，A为接收机的光学孔径面积(A=π(D/2)2=1/4πD2)，接收机立体角为Ωfv(θ为接收机的视场角，则Ωfv=2π［1－cos(θ/2)］≈πθ2/4)。太阳光通过大气时，由于CO2、H2O、O3等气体的吸收和散射作用，于是大气透过率设为T(T=0．5)，因此式(2)、(3)可以写成:扩展光源功率为:Ρ=w()λ×A×Δλ×Ωfv×T(4)点光源功率为:Ρ=w()λ×A×Δλ×T(5)图1所示为可见光波段接收机接收的背景光功率示意图，背景光功率达到零点几瓦，在483、484nm时背景光达到最大值，太阳光直射的背景光功率接近扩展光源的背景光功率的2倍，可见直射太阳光远大于扩展光源的背景光。图1可见光波段接收机接收的背景光功率Fig．1Thereceivedbackgroundlightpowerofthevisiblelightwavereceiver3Gold码与PPM调制技术3．1Gold码本文采用Gold码与信号序列模二加的直接序列扩频法达到远远大于基带信号带宽效果。

码发生器

·678·电子测量与仪器学报第31卷Gold码发生器结构如图2所示，是由两个10级的线性反馈移位寄存器分别对应G1，G2两个m序列［15］，这两个寄存器分别采用二输入异或，六输入异或通过反馈方式连接保证输出不同的状态，其码长都为1023，于是得到1023个不同的Gold码。在相同时钟、初相条件下，G1(t)通过G1发生器中a10输出，G2(t)中S1和S2通过相位选择器进行模2加运算，再与G1(t)再次进行模2加生成G码，即得到Gold码。图2Gold码发生器Fig．2Goldcodegenerator在实际信息处理，传递过程需要一定时间产生信息延迟，通过对Gold码发生器的相位延迟和抽头选取解决此问题。接收到的数据与不同的Gold码序列结合，通过Gold码的相关特性查找峰值解出原始数据，从而完成扩频与解扩频的过程。3．2PPM调制与解调通过控制脉冲位置对信息进行调制的技术称为PPM调制，调制简单且安全，易于实现调制功能，普遍应用于光通信等比较先进的通信领域。发射端将长度n个二进制连续数字信号映射为L个时隙，L个时隙中某一个时隙的位置放置一个脉冲，即L=2n。表达式为:β=u1+2u2+…+2n－1un(6)β表示脉冲所在时隙位置，U=(u1，u2，，…，un)表示n个二进制数。由公式看出U与β是一一对应关系。举例说明:如2-PPM，当U=(0，0)时，β=0;当U=(1，0)时，β=1;当U=(0，1)时，β=2;当U=(1，1)时，β=3。一帧包括帧头和信息帧，帧头用于PPM解调时查找确定一帧信息的脉冲位置。本文帧头采用32个时隙，32时隙含连续4个脉冲用于找第33到288时隙之间携带信息的脉冲，确定脉冲的位置。只有找到帧头，方能确定脉冲位置。系统用8位(n=8)的PPM调制，一帧包括32个时隙的帧头和256个时隙的信息郑?

【相似文献】