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带有镜面反射的室内可见光系统的性能优化

发布时间:2020-11-20 23:08
   与传统的一些照明设备相比较,白光LED凭借其低功耗、长寿命、高转换效率等优点,已经在一步步取代传统照明设备,成为新一代的绿色光源。而室内可见光通信正是一种通过LED光源将照明和通信相结合的无线通信技术,是近年来一个热门的研究方向。自从室内可见光通信的概念提出以来,已经有很多的学者进行了研究,并且在逐步完善相应的信道模型,从而使室内可见光系统的模型更加丰富,相应的算法也在不断改进。但是所有的模型只考虑了漫反射,而忽视了镜面反射的重要性,所以本文主要围绕算法和模型的优化开展研究工作。在改进原有算法的基础上,还提出了一种镜面反射和漫反射相结合的信道模型,并从信道特征方面对其带来的影响进行了深入的研究分析。首先,本文介绍了可见光通信的研究进展,以及镜面反射和漫反射的区别,并且分析了一些室内材料的光学特性。并且从信道特征方面介绍了红外通信和可见光通信的一些相似和不足之处。其次,本文提出了两种对于原有算法的优化方案,一种是基于对称的思想,一种是基于查表的思想,并且阐述了两者的基本思路。然后通过仿真运行时间的对比,证明了两种方案确实可以大幅度提高算法的效率。最后,本文提出了一种带有镜面反射的室内可见光系统模型,并且给出了脉冲响应的计算方法,然后从仿真结果分析了其对于脉冲响应、接收功率和多径效应的影响。结果表明,该模型中接收功率大大提高,并且多径效应得到一定程度的抑制。
【学位单位】:南京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2018
【中图分类】:TN929.1
【部分图文】:

电磁波谱


图 1.1 电磁波谱图室内可见光通信是无线光通信的一个重要组成部分,主要是利用白光 LED 的良好特了室内照明和无线接入的完美结合,如图 1.2 所示为一个常见的应用场景。近年来见光通信也得到了广泛的重视以及大力的推广研究[16-17]。2004 年,日本庆应大学的通过实验证实了 LED 在 100MHz 之上的情况下对于自由空间的信息传输是有效的,础上还利用实验设备完成了点对点之间 1.25Gbps 的高速信息传输,并且在相距 1 米实现了 HDTV 图像的传输[18-19]。2011 年,家庭吉比特接入工程项目组的人员利用好通信特性,在实验室的环境下完成了可见光通信系统的演示,并且实现了 100M传输速率。同一年,德国的研究团队采用单个 RGB 型白光 LED,并且结合波分复Wavelength Division Multiplexing, WDM)技术和离散多音调(Discrete Multitones, DMT实现了 803Mb/s 的传输速率。2013 年,英国研究人员实现了 1Gb/s 传输速率的四个见光通信系统,这个系统由主要由四路多输入多输出的链路组成,每个链路都Mb/s 的信息传输速率[20-21]。同时,国内对于可见光通信研究的热度也一直居高不下

分布情况,可见光,场景


图 1.2 室内可见光通信场景内可见光通信中的反射类型内可见光通信系统中,光的反射是一个极其重要的研究部分,因为它不仅决定照度的分布情况,同时也决定着信息传输的效率问题,所以对光反射的研究是信不可或缺的组成部分。本小节主要讨论不同反射类型之间的区别以及其对室建模的影响。光的反射,是指光在传播到不同介质时,在两种介质的交界面上改变了原有的回到原来介质中的一种现象。由于分界面的情况会有所不同,所以反射后光线会有所不同,根据这种特性,光的反射可以分为漫反射,镜面反射,以及介于向反射。为了便于论文中的研究,在这篇论文中,我们主要讨论漫反射和镜面射类型[24]。

镜面反射,反射光线,入射光线


电大学硕士研究生学位论文 第一章线,最终光线就会向各个方向任意的反射,而不再是平行射出。实际生活中的是漫反射类型的,所以我们才能从各个方向看清物体,就比如墙壁、植物、布观看着这些物体的表面是很光滑的,不存在不平整的地方,但是放大来看它们低不平的,所以入射进来的平行光线经过这些表面后,便会向空间中的各个方者的区别如图 1.3 所示,虽然两种反射的类型不同,但两者都遵循光的反射定等于反射角;2.入射光线和反射光线位于法线两侧;3.入射光线、反射光线和法内。
【参考文献】

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1 孙旭东;李媛州;王子强;;近距离红外无线数据通信技术研究[J];科技创新导报;2015年13期



本文编号:2892142

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