室内MIMO-OFDM可见光通信信道技术研究

发布时间：2017-07-04 14:06

  本文关键词：室内MIMO-OFDM可见光通信信道技术研究

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【摘要】：基于LED的可见光通信能提供高速率、短距离的通信服务,相比WI-FI技术其通信方式具有高带宽、高速率、无电磁干扰、极高安全性、建造成本低等优点。结合多输入多输出和正交频分复用技术提升可见光通信系统容量与通信速率。VLC系统性能好坏主要取决于室内无线信道环境,由于其室内无线信道状态是动态且不可预测的,增加了对VLC系统进行精确分析的难度。其中信道建模、信道优化、信道估计是VLC信道的关键技术,因此对MIMO-OFDM的VLC系统进行信道关键技术的研究具有一定的研究意义和应用价值。为了解决传统信道建模求解高阶反射复杂度高,求解困难的问题,本文提出基于反射残余分量的多输入多输出可见光通信系统MIMO-VLC信道建模优化。该方法根据高阶次的反射由相对应次数的直射构成,通过此求解高阶次反射信道直流增益,在多输入单输出系统中多个LED光源在接收端光功率进行叠加,推广到MIMO-OFDM系统中并求解信道脉冲响应矩阵,完成对MIMO-VLC信道建模优化。为了解决单LED光源布局导致接收平面接收光功率和照明强度分布不均匀的问题,利用阵列多LED光源代替单LED光源布局,这种方法能优化接收平面接收光功率和照明强度的分布。为了更大程度地减少接收光功率和照明强度的方差,提出在阵列LED光源发射端配备一组功率调节因子,并使用蚁群算法求解出最优的一组功率调节因子值,进一步提高接收平面接收光功率和照明强度的分布均匀性。针对LED可见光通信系统中基于导频的信道估计问题,提出了一种自适应MIMO-OFDM可见光通信系统信道估计算法。首先确定信噪比的临界阈值,当信噪比低于临界阈值时,使用离散傅里叶变换改进最小均方误差信道估计算法。信噪比高于临界阈值,使用分布式压缩感知正交匹配追踪算法进行数据重构,进而估计和恢复信道脉冲响应矩阵。另外,在每章的最后对所提方法进行了仿真分析,仿真结果也验证了本文方案的可行性和有效性。
【关键词】：信号处理 可见光通信 多输入多输出 信道建模 信道估计
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 注释表9-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 可见光通信介绍12-13
• 1.2 研究背景及意义13-15
• 1.3 室内VLC系统组成15-18
• 1.3.1 VLC系统原理15-16
• 1.3.2 可见光通信国内外研究趋势16-17
• 1.3.3 可见光通信关键技术研究17-18
• 1.4 室内可见光通信信道建模研究概况18-19
• 1.5 MIMO-OFDM室内VLC信道估计研究概况19-22
• 1.5.1 OFDM通信技术19-20
• 1.5.2 MIMO通信技术20-21
• 1.5.3 MIMO-OFDM室内VLC信道估计21-22
• 1.6 本文研究重点及创新点说明22-23
• 1.7 课题来源23-24
• 1.8 论文组织结构及安排24-26
• 第2章 室内MIMO-OFDM可见光通信系统信道理论基础26-40
• 2.1 信道链路链接方式26-28
• 2.1.1 几种常见信道链路26
• 2.1.2 视距链路与非视距链路26-28
• 2.2 室内可见光通信系统无线信道28-30
• 2.2.1 室内可见光通信信道特性28
• 2.2.2 室内可见光通信信道模型28-30
• 2.3 基于导频的MIMO-OFDM室内可见光系统信道估计30-39
• 2.3.1 最小二乘信道估计32-33
• 2.3.2 最小均方误差信道估计33-34
• 2.3.3 LS与MMSE信道估计性能34-35
• 2.3.4 基于压缩感知稀疏表示的信道估计理论基础35-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第3章 基于反射残余分量MIMO-VLC信道建模优化40-49
• 3.1 引言40
• 3.2 室内MIMO-OFDM可见光通信系统模型40-43
• 3.2.1 信道直流增益41-42
• 3.2.2 反射信道直流增益42
• 3.2.3 接收光功率42
• 3.2.4 接收信噪比42-43
• 3.3 基于反射残余分量MIMO-OFDM可见光信道建模优化43-46
• 3.3.1 点对点信道脉冲响应43-45
• 3.3.2 多点对点信道脉冲响应45
• 3.3.3 多点对多点信道脉冲响应45-46
• 3.4 仿真结果与分析46-47
• 3.4.1 仿真场景46
• 3.4.2 仿真结果46-47
• 3.5 本章小结47-49
• 第4章 室内LED通信系统光功率优化49-59
• 4.1 引言49
• 4.2 室内多LED可见光通信系统模型49-51
• 4.2.1 接收平面照明特性50-51
• 4.2.2 接收光功率51
• 4.3 使用阵列LED优化光功率51-53
• 4.4 基于蚁群算法寻找功率调节因子优化光功率53-55
• 4.4.1 接收光功率表达式的改进53-54
• 4.4.2 功率调节因子的寻找54-55
• 4.5 仿真验证与结果分析55-58
• 4.5.1 仿真场景55-56
• 4.5.2 仿真验证与分析56-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第5章 基于MIMO-OFDM可见光通信自适应信道估计算法59-70
• 5.1 引言59-60
• 5.2 MIMO-OFDM可见光通信系统模型60-61
• 5.3 基于导频MIMO-OFDM室内可见光自适应信道估计61-65
• 5.3.1 信噪比临界阈值的确定61-63
• 5.3.2 基于离散傅里叶变换改进的MMSE信道估计63-64
• 5.3.3 分布式压缩感知同步正交匹配追踪DCS-SOMP信道估计算法64-65
• 5.4 仿真与数据分析65-68
• 5.5 本章小结68-70
• 第6章 总结与展望70-72
• 6.1 全文总结70-71
• 6.2 展望71-72
• 参考文献72-78
• 致谢78-79
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄中瑞;张剑云;周青松;;双基地MIMO雷达发射功率聚焦的角度估计算法研究[J];电子与信息学报;2015年10期

2 胡莹;黄永明;俞菲;杨绿溪;;多用户大规模MIMO系统能效资源分配算法[J];电子与信息学报;2015年09期

3 陈勇;尹辉;刘焕淋;李逸超;;LED通信中利用蚁群算法优化光功率[J];光电子·激光;2015年03期

4 张健;王辉;;一种改进的可见光通信系统SNR均匀性优化方法[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2015年01期

5 郎磊;贾倩;;室内可见光蜂窝网络信道特性研究[J];光电子·激光;2015年01期

6 黄龙;冯国英;李洪儒;宋敏;;室内可见光通信信道估计的研究[J];光电子技术;2014年04期

7 黄震宇;郭树旭;张择书;;基于导频的室内可见光自适应OFDM通信系统信道估计[J];现代电子技术;2014年07期

8 CHENG Rong;YAN Xiao-ming;;Indoor multisource channel characteristic for visible light communication[J];The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications;2013年04期

9 叶玮琳;郑传涛;张红伟;吴祥坤;;便携式点对点可见光通信终端的实验研究[J];光电子.激光;2013年08期

10 娄鹏华;张洪明;郎凯;姚敏玉;徐正元;;基于室内可见光照明的位置服务系统[J];光电子.激光;2012年12期

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本文编号：518042