弱光通信信道模型、可达传输速率与检测技术研究

发布时间：2021-05-25 11:33

　　由于无线终端广泛使用使得频谱资源越来越紧张,而可见光光谱拥有380-780nm的巨大带宽,非常具有应用和研究的价值,因此可见光通信对于传统无线通信是一个十分有益的补充。在可见光通信系统中,作为可见光通信发送端的发光二极管（Light Emitting Diode,LED）可以同时兼顾日常照明和传输信息。可见光通信的研究涉及调制、编码、多输入多输出（Multi-input Multi-output,MIMO）、信道建模、发送端接收端设计等。已有研究工作中,可见光通信的场景多局限于发送端LED在线性工作区发光,此时要求接收端探测器可以接收到足够强的光信号。然而可见光通信的可以研究的通信场景不仅有强光照的通信场景,也应当涉及弱光信号和弱光环境的可见光通信,例如深海通信中长距离传输、井下的长距离传输、有遮挡的可见光通信、非视距散射通信等。综上,本论文将探究可见光通信中弱光信号在不同背景强度下的基本特征以及弱光通信性能,并针对不同的通信场景提出弱光信号的检测方法。本论文首先讨论了弱背景光照下弱光信号的信号建模及检测方法,并深入探究了弱背景光照下弱光信号的状态转移特点及其传输速率和更有效的检测方法... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：107 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略语
第1章 绪论
    1.1 背景介绍
        1.1.1 无线光通信
    1.2 可见光通信系统中的发送端与相关探测器
        1.2.1 LED简要介绍
        1.2.2 雪崩光电二极管
        1.2.3 单光子探测器
        1.2.4 光电倍增管
        1.2.5 可见光通信中待解决的几个问题
    1.3 研究进展与动机
        1.3.1 弱光通信系统与弱光信号模型
        1.3.2 强背景光下的可见光通信
        1.3.3 散射通信与序贯检测
    1.4 研究的主要问题以及本文结构
        1.4.1 研究的主要问题以及解决思路
        1.4.2 本文结构
第2章 弱背景光弱光通信信号特征分析与信号检测
    2.1 弱光通信系统模型与弱光信号特征
        2.1.1 系统模型
        2.1.2 弱光信号特征
    2.2 接收机设计
        2.2.1 波形采样接收机
        2.2.2 脉冲计数接收机
        2.2.3 波形采样与脉冲计数联合检测
    2.3 实验结果与分析
    2.4 本章总结
第3章 基于隐式马尔可夫模型的弱光通信
    3.1 弱光通信实验系统与隐式马尔可夫模型弱光信号模型
        3.1.1 弱光通信系统
        3.1.2 隐式马尔可夫模型弱光信号特性
        3.1.3 隐式马尔可夫弱光信号模型
    3.2 隐式马尔可夫模型弱光信号理论传输速率
    3.3 基于隐式马尔可夫模型的弱光信号检测
        3.3.1 基于网格动态规划的维特比算法
        3.3.2 单比特最大似然信号检测
    3.4 仿真结果及分析
        3.4.1 传输速率
        3.4.2 算法误码性能比较
        3.4.3 实验结果比较
    3.5 本章总结
第4章 强背景光下的弱光信号通信性能分析
    4.1 系统模型与信号特征
    4.2 基于直流背景光的可达速率与链路预算
        4.2.1 基于直流背景光的可达速率
        4.2.2 基于直流背景光的链路预算
    4.3 本章总结
第5章 弱光通信中的序贯检测
    5.1 单接收机系统模型
        5.1.1 基于二元假设下的序贯检测
        5.1.2 基于NP准则的序贯检测
    5.2 基于单光子计数器的序贯检测
        5.2.1 单光子计数器的信号特征与序贯检测
        5.2.2 基于固定样本数量的检测
    5.3 基于单PMT探测器的序贯检测
        5.3.1 基于PMT检测的信号特征
        5.3.2 基于单PMT探测器的序贯检测算法
    5.4 基于多接收机的序贯检测
        5.4.1 基于光子计数器和PMT的多接收机LLR计算
    5.5 仿真结果及分析
        5.5.1 单接收机序贯检测仿真结果及分析
        5.5.2 多接收机联合序贯检测
    5.6 本章总结
第6章 总结与展望
    6.1 本文的研究成果
    6.2 存在的问题以及未来展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]室内LED可见光定位若干关键技术的比较研究[J]. 赵嘉琦,迟楠.  灯与照明. 2015(01)
[2]改善室内可见光通信系统性能的关键技术[J]. 傅倩,陈长缨,洪岳,邓韡.  自动化与信息工程. 2010(02)



本文编号：3205265