可见光通信OFDM技术在FPGA上的设计与实现

发布时间：2017-07-15 23:11

  本文关键词：可见光通信OFDM技术在FPGA上的设计与实现

  更多相关文章： 可见光通信 OFDM 符号同步 室内定位

【摘要】：可见光通信是以可见光波段的光作为信息载体进行通信的方式,也是近年来兴起的无线光通信技术。既具有无线通信的灵活性,又可以节约日益紧张的无线电频谱资源。可见光通信在室内LED(Light Emitting Diode, LED)照明的基础上发展起来,在实际应用中,可以兼顾照明和通信两个方面的用途,即节约能源又减少了通信设施的资金投入。可见光通信速率快,无射频辐射,不需要架设光纤,适用于对电磁干扰敏感的特殊场合,在短距离通信中有着极大的发展潜力,已经成为了国内外无线通信领域研究的热点。在可见光通信系统中,要保证通信正常,就必须考虑大气信道的随机性,通信过程中信道对光的吸收、折射,多径传播造成的载波间干扰以及环境噪声对整个通信系统的影响,所以本论文利用一种抗多径干扰、抗衰落能力较强的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技术将数据进行调制和解调,以达到更好的通信效果。OFDM技术不仅在消除码间干扰上有很到优势,而且还具有频带利用率高,易于实现等优点。OFDM技术在无线通信中应用已经比较成熟,将其应用于可见光通信系统中,对提高可见光通信系统性能有较大帮助。所以本论文在这一前提下进行了相应的理论研究和设计实现,并取得相应成果：1、对OFDM技术理论进行了系统深入的研究。对其调制解调原理进行理论分析之后,对其中的同步技术进行了详细说明,并对符号定时算法进行改进,仿真对比了经典算法与改进算法的定时精度,结果表明改进后的算法具有更好的定时效果。对系统实现过程中的离散傅里叶变换算法进行了分析比较,为整个OFDM系统实现提供了理论支持。2、在FPGA开发板上完成了OFDM调制和解调部分的设计。调制部分设计的核心模块采用了维诺格拉德算法来计算离散傅里叶变换,其计算量较小、速度较快,能够降低系统的逻辑资源和存储单元消耗,提高系统的运行效率。解调部分的设计中同步模块实现了对所选算法的改进,以达到更好的同步效果,保证系统的正常通信。3、对室内定位技术进行了分析,对将可见光应用到室内定位技术的相关理论进行了研究,包括LED光学参数,信道模型,以及定位算法等。仿真分析了光源布局对光照度的影响以及本文定位算法的精度,本文对将可见光通信应用到室内定位技术的研究可以为实际工程提供一定的参考。
【关键词】：可见光通信 OFDM 符号同步 室内定位
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 选题背景与研究意义10-11
• 1.2 可见光通信研究现状11-13
• 1.2.1 可见光通信研究现状11-12
• 1.2.2 可见光通信系统的应用12-13
• 1.2.3 可见光通信系统的研究趋势13
• 1.3 论文组织结构13-15
• 第二章 可见光OFDM系统理论基础15-38
• 2.1 OFDM技术介绍15-17
• 2.2 OFDM基本原理17-21
• 2.2.1 OFDM系统数学模型17
• 2.2.2 OFDM系统频带分析17-19
• 2.2.3 光OFDM系统实现整体布局19-21
• 2.3 OFDM的离散傅里叶变换实现21-28
• 2.3.1 离散傅里叶变换直接计算22-23
• 2.3.2 库利-图基算法23-24
• 2.3.3 维诺格拉德算法24-27
• 2.3.4 算法比较27-28
• 2.4 OFDM的同步技术28-37
• 2.4.1 循环前缀的引入与载波同步28-29
• 2.4.2 符号同步技术及改进算法29-36
• 2.4.3 样值同步算法36-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 OFDM调制模块的设计实现38-47
• 3.1 调制模块整体结构规划38-39
• 3.2 调制部分相关模块设计39-46
• 3.2.1 串口数据接收模块39-40
• 3.2.2 数据分帧分组模块40-42
• 3.2.3 编码及镜像操作模块42-43
• 3.2.4 IDFT模块43-45
• 3.2.5 加循环前缀模块45-46
• 3.3 本章小结46-47
• 第四章 OFDM解调模块的设计实现47-55
• 4.1 解调模块整体结构规划47-48
• 4.2 解调部分相关模块设计48-52
• 4.2.1 位同步提取模块48-49
• 4.2.2 同步及去CP模块49-50
• 4.2.3 DFT模块50-51
• 4.2.4 串口发送模块51-52
• 4.2.5 接收端其他模块说明52
• 4.3 调制端与解调端联调实验52-53
• 4.4 本章小结53-55
• 第五章 基于可见光的室内定位技术55-65
• 5.1 可见光在室内定位中的应用55
• 5.2 室内定位技术中光源布局研究55-59
• 5.2.1 LED光学参数55-57
• 5.2.2 可见光室内信道模型57
• 5.2.3 光源布局分析57-59
• 5.3 室内可见光定位技术59-64
• 5.3.1 室内可见光定位算法简介60-61
• 5.3.2 基于光照度加权平均定位算法61-64
• 5.4 本章小结64-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 总结65-66
• 6.2 存在问题及未来工作展望66-67
• 参考文献67-71
• 在学期间的研究成果71-72
• 致谢72

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 胡钧桂;面向未来 迎接挑战──为建所30周年《光通信技术》专刊致辞[J];光通信技术;2001年03期

2 ;日本开发最新光通信技术系统[J];科技广场;2002年06期

3 ;第二\G光通信技术与市场研讨暨展览会[J];通信世界;2003年31期

4 郭中华;2003年光通信技术发展与应用展望[J];通讯世界;2003年01期

5 ;第三届中国光通信技术与市场研讨会召开[J];电力系统通信;2003年10期

6 日通;长距离光通信技术[J];军民两用技术与产品;2003年12期

7 Larry DesJardin;不断演进的光通信技术[J];电子设计应用;2004年02期

8 W.TX;世界最快光通信技术[J];军民两用技术与产品;2004年06期

9 ;第三届光通信技术与市场发展研讨会[J];通信世界;2004年25期

10 ;第三届光通信技术与市场发展研讨会[J];通信世界;2004年35期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 都明;尧长青;冯涛;;浅谈40G光通信[A];四川省通信学会2009年学术年会论文集[C];2009年

2 李明宇;阎春生;胡海洋;;光通信实习教学改革建议[A];2006-2010年教育部高等学校光电信息科学与工程专业教学指导分委员会第三次会议暨教学改革研讨会论文集[C];2008年

3 张阿平;高少锐;何赛灵;;光通信技术课程教学探讨[A];2006-2010年教育部高等学校光电信息科学与工程专业教学指导分委员会及协作委员会2010年全体会议论文集[C];2010年

4 毛谦;;光通信技术和网络的现状及其发展[A];武汉市首届学术年会通信学会2004年学术年会论文集[C];2004年

5 韦乐平;;40G光通信技术与下一代干线光纤的发展[A];四川省通信学会2003年有线通信技术交流会资料汇集[C];2003年

6 李番;邬双阳;张文平;;星地光通信地面接收技术研究[A];鲁豫赣黑苏五省光学（激光）学会2011学术年会论文摘要集[C];2011年

7 蒋丽娟;朱道伟;;无纤光通信技术及其应用[A];全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议（OFCIO’2001）论文集[C];2001年

8 韦乐平;;光通信技术的发展趋势和展望[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议（OFCIO’2003）论文集[C];2003年

9 谢征;吴国锋;;移动大气光通信新慨念[A];2007年全国第十六届十三省（市）光学学术会议论文集[C];2007年

10 郑大永;乐彤惠;;光通信技术的发展概述[A];四川省通信学会1999年学术年会论文集[C];1999年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 方新洲;日本利用航标灯实施可见光通信[N];中国船舶报;2008年

2 安吉;贝尔实验室最新成果助力未来光通信发展[N];科技日报;2013年

3 本报记者 姚传富;光通信技术依然朝霞满天[N];人民邮电;2013年

4 记者 叶青 通讯员 罗廷;广东率先成立联盟 攻关可见光通信技术[N];广东科技报;2014年

5 记者 叶青 通讯员 罗廷;可见光通信技术可减少人体电磁损害[N];广东科技报;2014年

6 陈汉林;烽火通信与四川省电力公司举行光通信技术交流会[N];西南电力报;2000年

7 记者 于尚民;金融风暴点燃光通信?[N];通信产业报;2008年

8 本报记者 范毅波;日立携手北邮 研发光通信技术[N];网络世界;2005年

9 刘霞;可见光通信技术有望取代无线保真技术[N];科技日报;2011年

10 杞人;广东加快推进可见光通信技术产业化[N];科技日报;2014年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 李建锋;高速可见光通信的调制关键技术研究[D];北京邮电大学;2015年

2 俞建杰;卫星光通信光学系统优化设计及性能评测方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

3 薛正燕;卫星光通信捕获跟踪技术研究[D];中国科学院研究生院（光电技术研究所）;2015年

4 丁举鹏;可见光通信室内信道建模及性能优化[D];北京邮电大学;2013年

5 何胜阳;室内可见光通信系统关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

6 罗彤;星间光通信ATP中捕获，跟踪技术研究[D];电子科技大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 代好;面向射频和可见光通信的三维空间键控系统[D];大连海事大学;2015年

2 陈明方;基于可见光通信的车辆身份识别系统关键技术研究[D];西南交通大学;2015年

3 徐殿维;基于白光LED的双向无线光通信及纠错方法的实验研究[D];黑龙江大学;2015年

4 张坤;基于激光二极管的可见光通信技术研究和硬件设计[D];南京航空航天大学;2014年

5 秦小翔;基于LED灯的光通信技术研究[D];河北科技大学;2015年

6 方勋;水下高速LED光通信技术研究[D];杭州电子科技大学;2015年

7 樊立鹏;基于可见光的ARM平台网络接入系统设计[D];南京邮电大学;2015年

8 吴波;基于可见光通信的无线门禁系统设计与实现[D];南京邮电大学;2015年

9 江运力;室内可见光通信定位技术研究[D];南京邮电大学;2014年

10 张俊;可见光通信OFDM系统非线性失真抑制方法研究[D];解放军信息工程大学;2015年

，

本文编号：546182