基于2D-CAP的室内光无线传输技术研究

发布时间：2017-04-29 08:03

  本文关键词：基于2D-CAP的室内光无线传输技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：可见光通信(VLC)系统是室内高速数据传输极具吸引力和竞争力的解决方案,但LED有限的调制带宽极大地限制了VLC系统的传输速率。为满足室内可见光通信高速数据传输的需求,可在VLC系统中引入无载波幅度相位(Carrierless Amplitude and Phase, CAP)调制技术。本文依据CAP调制的概念,对无线及室内可见光信道环境下的2D-CAP系统性能进行了深入研究。首先,介绍了2D-CAP系统模型,分析了基于正交带通滤波器和基于希尔伯特变化两种形式的2D-CAP系统原理,并在高斯白噪声(AWGN)信道下对QAM及2D-CAP系统性能进行了对比分析。在此基础上,对室内可见光视距(LOS)与非视距(NLOS)信道传输模型进行了研究,针对CAP在可见光信道中的应用,提出了直流偏置光2D-CAP和单极性反转编码2D-CAP两种2D-CAP信号单极化方法,推导了直流偏置光2D-CAP系统误码性能的闭式解,分析了2D-CAP系统在室内可见光LOS信道中的误码性能。其次,为了进一步提高2D-CAP技术在室内可见光环境下的频带利用率,同时考虑室内LED照明系统的实际应用情况,即可以利用多LED实现室内VLC。本文对室内MIMO可见光系统进行了研究,提出了一种将2D-CAP与空间调制(Spatial Modulation, SM)相结合的2D-CAP-SM系统设计方案,分析并推导了室内LOS信道下2D-CAP-SM系统误码率的理论上界。给出了LOS传输环境下,LED发射机和接收机数量、位置等因素对系统性能影响的仿真分析结果。最后,为进一步提升CAP系统的传输容量,本文将CAP技术从二维扩展到三维,并通过求解极大极小优化问题寻找到适用于2D-/3D-CAP系统的滤波器组。分析并推导了AWGN信道与LOS信道下3D-8CAP系统误符号率解析解,仿真结果验证了解析解的正确性。论文的研究工作及实验结果为CAP技术在室内可见光通信领域的应用提供了一定的理论基础。
【关键词】：无载波幅度相位调制 可见光通信 空间调制 误码性能
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 CAP调制技术概述10-11
• 1.2 室内可见光通信发展背景11-13
• 1.3 论文选题意义13-14
• 1.4 本文研究重点与组织结构14-17
• 第2章 2D-CAP技术17-32
• 2.1 QAM调制17-22
• 2.1.1 QAM调制的基本原理17-18
• 2.1.2 QAM系统模型18-21
• 2.1.3 QAM误码分析21-22
• 2.2 2D-CAP调制22-29
• 2.2.1 2D-CAP系统模型22-23
• 2.2.2 基于正交带通滤波器的2D-CAP23-27
• 2.2.3 基于希尔伯特变换的2D-CAP27-29
• 2.3 仿真结果分析29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 室内可见光2D-CAP系统32-51
• 3.1 室内可见光传播模型32-39
• 3.1.1 LOS传播模型33-35
• 3.1.2 NLOS传播模型35-37
• 3.1.3 LOS和NLOS信道仿真37-39
• 3.2 可见光2D-CAP信号单极化39-42
• 3.2.1 直流偏置光2D-CAP系统40-41
• 3.2.2 单极性反转编码光2D-CAP系统41-42
• 3.3 可见光2D-CAP性能分析42-50
• 3.3.1 直流偏置光2D-CAP系统误码性能43-48
• 3.3.2 单极性反转编码光2D-CAP系统误码性能48-49
• 3.3.3 可见光2D-CAP单极化系统性能比较49-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第4章 室内可见光2D-CAP-SM系统51-65
• 4.1 SM系统51-53
• 4.1.1 SM技术发展概述51
• 4.1.2 SM可见光系统模型51-53
• 4.2 光2D-CAP-SM系统原理53-56
• 4.2.1 光2D-CAP-SM系统模型53-55
• 4.2.2 LOS信道下2D-CAP-SM误码分析55-56
• 4.3 光2D-CAP-SM系统性能仿真56-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第5章 多维CAP技术65-94
• 5.1 多维CAP技术发展概述65-66
• 5.2 多路复用系统的PR条件66-77
• 5.2.1 M抽取和L内插66-68
• 5.2.2 多相分解的两种形式68-70
• 5.2.3 PR条件70-71
• 5.2.4 多路复用系统71-77
• 5.3 多维CAP系统原理77-87
• 5.3.1 2D-CAP系统滤波器设计77-81
• 5.3.2 3D-CAP系统滤波器设计81-87
• 5.4 多维CAP性能分析87-92
• 5.4.1 2D-CAP误码分析87-88
• 5.4.2 3D-CAP误码分析88-92
• 5.5 室内可见光3D-CAP系统92-93
• 5.6 本章小结93-94
• 第6章 总结与展望94-96
• 6.1 论文工作总结94
• 6.2 未来展望94-96
• 参考文献96-102
• 致谢102-103
• 作者简介103

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本文编号：334466