室内高速可调光VLC通信技术研究
发布时间:2017-03-21 23:11
本文关键词:室内高速可调光VLC通信技术研究,,由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】:可见光通信(Visible light communication,VLC)是一种短距离传输的光无线通信系统,使用LED作为发射光源。相比于传统的白炽灯和荧光灯,LED具有寿命长,低功耗,发热少等优点。此外,LED的一个重要特点是可以对其进行调制,从而可以将信息传输与照明进行结合。在信息传输研究方面,LED较低的频响带宽极大的限制了通信速率。为了提高传输速率,单通道可见光通信和多通道可见光通信的潜力逐渐被发掘出来。尽管单通道可见光通信的速率已经有了很大提高,但是从日新月异的研究成果可知,其具有很大的发展潜力,此外,实时多通道可见光通信的速率主要依靠调制方式将通道数扩展,而对各个单通道的速率研究较少,因此将单通道的速率提升并与多通道传输方法结合实现实时传输具有重要意义。在照明研究方面,单通道可见光通信可采用可变开关键控调制(Variable on-off keying,VOOK)、可变脉冲位置调制(Variable pulse position modulation,VPPM)、多脉冲位置调制(Multi-pulse position modulation,MPPM)、重叠脉冲位置调制(Overlapping pulse position modulation,OPPM)等调制方式对LED进行调光控制,而多通道的调光控制研究相对较少。针对上述问题,本文在对当前可见光通信进行充分调研的前提下,分析了可见光通信的基本原理;设计了宽带光电转换电路,降低了硬件成本;提出了新的高速均衡电路设计方法,大幅提高了RGB三色LED的传输速率,为色移键控(Color shift keying,CSK)多通道可见光通信的实时传输速率提升提供了可靠的技术;并在CSK多通道通信中设计新的调制方法与之结合,提升了CSK通信系统的性能。通过设计高速电流电压转换电路和初级差分放大电路,设计的宽带光电转换电路增益倍数可达104量级,带宽可达123MHz;通过设计高速均衡电路对信号进行后续处理,将RGB带宽分别提高至483MHz,331MHz,352MHz,在误码率低于10-4时RGB三色LED的通信速率分别可达770Mbps,740Mbps,770Mbps,在误码率低于10-6时RGB三色LED的通信速率分别可达750Mbps,730Mbps,750Mbps,误码率低于10-9时其速率分别可达到710Mbps,660Mbps,700Mbps,超过当前国际领先的实时均衡传输速率550Mbps,为CSK多通道可见光系统的速率提升提供了基础;同时,设计了高速可变脉冲调制方法(High-speed variable pulse modulation,HVPM)与CSK调制方法结合,简化了CSK调制方法的严格同步问题,并为CSK提供了调光控制功能,分析了关键参数对于带宽利用率和误比特率的影响。仿真结果表明,基于HVPM的CSK可见光通信系统,在有限的带宽和信噪比下,性能优于VOOK、VPPM、MPPM。
【关键词】:可见光通信 高速 调光控制 均衡 色移键控
【学位授予单位】:北京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN929.1
【目录】:
- 摘要5-7
- Abstract7-11
- 第1章 绪论11-18
- 1.1 引言11
- 1.2 高速可调光VLC通信技术发展现状11-15
- 1.2.1 单通道高速可见光通信12-13
- 1.2.2 多通道高速可见光通信13-14
- 1.2.3 可调光高速可见光通信14-15
- 1.2.4 VLC通信技术发展小结15
- 1.3 本文研究内容及组织结构15-18
- 第2章 高速可调光VLC通信理论基础18-41
- 2.1 信号与器件通信性能分析18-26
- 2.1.1 可见光通信信号分析18-22
- 2.1.2 可见光通信器件性能分析22-26
- 2.2 均衡技术原理分析26-32
- 2.2.1 均衡技术意义及分类26-28
- 2.2.2 频域均衡器原理分析28-31
- 2.2.3 频域均衡器性能比较31-32
- 2.3 调制方法与调光方法原理分析32-40
- 2.3.1 调制方法意义及分类32-36
- 2.3.2 调制方法参数分析36-38
- 2.3.3 调光方法分析38-40
- 2.4 章节小结40-41
- 第3章 光电信号放大技术研究41-59
- 3.1 微弱电流检测方法41-45
- 3.1.1 I-V变换原理41-44
- 3.1.2 I-F变换原理44-45
- 3.2 高频I-V电路设计45-49
- 3.2.1 光电转换电路设计45-48
- 3.2.2 电路器件选型分析48-49
- 3.3 电路仿真与实验49-58
- 3.3.1 设计电路仿真及分析49-53
- 3.3.2 设计电路实验及分析53-58
- 3.4 章节小结58-59
- 第4章 均衡技术研究59-81
- 4.1 LED频响与均衡函数建模59-64
- 4.2 均衡函数模型参数分析64-69
- 4.3 均衡模型实现及测试69-79
- 4.4 章节小结79-81
- 第5章 可调光CSK多通道传输研究81-93
- 5.1 基于HVPM调制的CSK可见光通信系统81-83
- 5.2 基于HVPM的CSK可见光通信系统调光原理与方法83-84
- 5.3 参数分析84-88
- 5.3.1 带宽利用率84-85
- 5.3.2 信噪比85-86
- 5.3.3 误比特率86-88
- 5.4 仿真分析与实验方案88-92
- 5.5 章节小结92-93
- 第6章 总结与展望93-96
- 6.1 总结93-94
- 6.2 本文创新点94-95
- 6.3 未来展望95-96
- 参考文献96-101
- 攻读学位期间发表论文与研究成果清单101-102
- 致谢102
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曹颖荣;林小玲;;隧道照明调光系统的研究[J];微型电脑应用;2011年03期
2 陈丹;柯熙政;王佳;;一种智能调光系统的研制与实现[J];西安理工大学学报;2013年01期
3 Uwe Kopp;;高亮度LED调光技术[J];国外电子元器件;2008年02期
4 Alexander Craig;;一种适用于大范围高亮度LED电路的高效调光方法[J];中国电子商情(基础电子);2009年11期
5 罗学恒;;高亮度LED调光研究[J];武汉职业技术学院学报;2013年01期
6 项文文;;有级调光电路[J];集成电路应用;1986年04期
7 Alexander Craig;;一种适用于高亮度LED电路的调光方法[J];电子设计应用;2009年06期
8 杨碧玲;;恩智浦推出多款新品发力非调光和高功率LED驱动市场[J];集成电路应用;2012年11期
9 路秋生;;发光二极管可控硅的调光与应用[J];光源与照明;2011年03期
10 赵剑青;;触摸式调光控制器[J];电子制作;2002年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谢R菸
本文编号:260456
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/260456.html