基于MIMO-OFDM技术的室内可见光无线通信系统的研究

发布时间：2017-09-18 22:37

  本文关键词：基于MIMO-OFDM技术的室内可见光无线通信系统的研究

  更多相关文章： 可见光通信 信道矩阵 MIMO 信噪比(SNR) ZF检测算法 MMSE检测算法 OFDM 误码率(BER)

【摘要】：可见光通信(VLC)是一种基于白光LED的新型无线光通信技术,具有成本低、频谱资源丰富、无电磁干扰、安全性高和节约能源等优点,可以实现在照明的同时进行数据通信,在未来通信领域中占据重要的地位和价值。室内可见光无线通信是可见光通信应用的一个重要的方面,具有巨大的市场潜力,引起了国内外学者的广泛关注和研究。本文首先建立了室内可见光通信MIMO系统模型并进行了仿真。可见光通信系统的其中一个主要的挑战是带宽受限,只有数MHz,但是,当用LED灯阵列去照亮一个房间或者覆盖空间时,并行数据传输成为一种潜在的可能。通过合理地安排LED灯阵列的布局,利用可见光MIMO技术,不仅可以满足室内照明所要求的光照度,避免盲区和阴影的出现,而且还可以获得更高的传输速率和传输容量。接着,在仿真的基础上,本文设计了一个4×4的室内可见光非成像MIMO系统实验。其中,发射端是一个2×2的LED灯正方形阵列,边长是15cm,接收端是一个2×2的光电探测器(PD)正方形形阵列,边长是10cm。为了检测出发射的信息,本文介绍了两种线性MIMO检测算法:迫零(ZF)检测算法和最小均方误差(MMSE)检测算法,并对它们进行了对比分析。发射平面和接收平面之间有一定的垂直高度,本文研究了不同垂直高度处,系统的误码率(BER)情况。OFDM技术是多载波调制的一种,利用子载波之间的正交性实现频分复用,能够在提高传输速率的同时,减少信道之间的相互干扰(ISI),另外,OFDM技术由于码率低和加入了保护间隔、循环前缀(CP)而具有极强的抗多径干扰能力。最后,本文提出将OFDM技术和MIMO技术结合起来应用到可见光通信系统中,对室内可见光MIMO-OFDM系统进行了仿真分析,突出了MIMO-OFDM通信系统在提高数据速率和抗干扰能力上的优越性。
【关键词】：可见光通信 信道矩阵 MIMO 信噪比(SNR) ZF检测算法 MMSE检测算法 OFDM 误码率(BER)
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 专用术语注释表8-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 可见光通信的研究背景9-12
• 1.2 室内可见光通信系统12-14
• 1.2.1 室内可见光通信基本场景12
• 1.2.2 室内可见光通信系统架构12-14
• 1.3 国内外室内可见光通信研究现状14-16
• 1.3.1 国外室内可见光通信研究现状14-15
• 1.3.2 国内室内可见光通信研究现状15-16
• 1.4 本文的研究意义16
• 1.5 本文的结构16-18
• 第二章 室内可见光MIMO系统理论分析18-39
• 2.1 可见光通信MIMO技术18-22
• 2.1.1 MIMO技术的工作原理18-19
• 2.1.2 非成像式可见光MIMO19-20
• 2.1.3 成像式可见光MIMO系统20-22
• 2.2 可见光MIMO仿真模型的建立22-26
• 2.2.1 白光LED灯布局设计22-23
• 2.2.2 模型参数设置23
• 2.2.3 房间照度分布23-26
• 2.3 通信链路特征分析（接收光功率）26-30
• 2.3.1 视距链路（LOS）27-29
• 2.3.2 非视距链路（NLOS）29-30
• 2.4 信道特性分析30-36
• 2.4.1 信道冲激响应31-32
• 2.4.2 信噪比32-34
• 2.4.3 信道容量34-36
• 2.5 MIMO检测算法理论分析36-38
• 2.5.1 ZF检测算法36-37
• 2.5.2 MMSE检测算法37-38
• 2.6 本章小结38-39
• 第三章 室内可见光MIMO系统的搭建39-58
• 3.1 MIMO系统设计39-41
• 3.1.1 主要问题分析39-40
• 3.1.2 设计模型40-41
• 3.2 硬件电路设计41-46
• 3.2.1 发射机电路设计41-44
• 3.2.2 接收机电路设计44-45
• 3.2.3 硬件电路性能测试45-46
• 3.3 MIMO系统展示46-49
• 3.4 实验过程安排49-53
• 3.4.1 信道矩阵的测量49-51
• 3.4.2 实验测量过程51-53
• 3.5 实验结果与分析53-57
• 3.6 本章小结57-58
• 第四章 基于MIMO-OFDM技术的室内可见光通信系统58-68
• 4.1 可见光通信调制技术58-62
• 4.1.1 开关键控技术（OOK）58
• 4.1.2 脉冲位置调制技术（PPM）58-59
• 4.1.3 正交频分复用技术（OFDM）59-62
• 4.2 MIMO-OFDM系统仿真设计62-65
• 4.2.1 系统总体框架62-63
• 4.2.2 OFDM调制模块设计63-65
• 4.2.3 OFDM解调模块设计65
• 4.3 MIMO-OFDM系统性能分析65-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第五章 总结与展望68-70
• 参考文献70-73
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文73-74
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利74-75
• 致谢75-76

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 邓何勤;;无线高速宽带网络MIMO-OFDM技术研究[J];通信与信息技术;2012年01期

2 薛立山;李峰;刘自龙;;MIMO-OFDM技术及其在局域网中应用[J];科协论坛(下半月);2008年12期

3 宋士天;吴虹;戈立军;赵迎新;谭卫毅;何善明;;一种基于MIMO-OFDM技术四发射天线多接收系统的设计[J];南开大学学报(自然科学版);2010年01期

4 唐琳钧;景小荣;陈前斌;;不同无线场景下多用户MIMO-OFDM技术的性能仿真与分析[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2013年05期

5 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 冼峻;;4G宽带无线接入之路:MIMO-OFDM技术[A];广东省通信学会2006年度学术论文集[C];2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 毛海涛;基于MIMO-OFDM技术的室内可见光无线通信系统的研究[D];南京邮电大学;2016年

，

本文编号：877923