基于MIMO的可见光通信的研究

发布时间：2017-09-20 07:29

  本文关键词：基于MIMO的可见光通信的研究

  更多相关文章： 可见光通信 多输入多输出 天线布局 重复编码 空间复用 空间调制 圆形布局 格点布局

【摘要】：可见光通信(VLC)利用发光二极管(LED)发出的高速调制光波信号来传输信息,利用光电检测器(PD)接收光波信号并提取信息。LED的调制带宽很低,通常只有几兆赫兹,无法满足高速率通信的需求。为了解决该问题,国内外研究人员将多输入多输出(MIMO)技术应用于VLC中,提出了MIMO VLC系统。该系统提高了通信速率,并能够获得较高的空间复用增益。本文通过改变LED及PD的空间分布,得到不同的天线布局,进而分析不同天线布局对于MIMO VLC系统性能的影响。本文首先介绍了基于朗伯辐射的信道模型、不同的MIMO技术和信道容量的计算方法。其次,当系统采用重复编码(RC)、空间复用(SMP)和空间调制(SM)技术时,本文分析了天线布局对于系统性能的影响。第一种为4×6系统,即发射端的4个LED采用正方形布局,光接收机的6个探测器采用正六边形、长方形和三角形布局。仿真结果显示,在室内中心处,对于RC而言,三角形布局的误码率性能最好；对于SMP和SM而言,正六边形和三角形的性能相近,且优于长方形布局。在室内非中心处,正六边形是三种技术的最优选择。第二种为8×8系统,LED和光检测器分别采用正八边形、正方形布局。仿真结果显示,发送端采用正方形布局时系统性能较好。最后,本文通过改变LED间距dTX、发射端和接收端平面的高度差h等条件,得到了不同的信道传输矩阵H,仿真分析了室内VLC系统的性能。仿真结果表明,影响VLC系统性能的关键参数包含最小欧式距离dmin和行列式Det(H),其中,s是发射端信号矢量,min为集合{Hs}的最小欧式距离。根据系统的关键参数,本文将天线布局分为两类,即圆形布局和格点布局。圆形布局是指所有LED或PD均匀地分布在一个圆上,而格点布局是指所有LED或PD均分布在二维平面中的格点上。仿真结果表明,当dTX变化时,在采用圆形布局的系统中,行列式Det(H)是影响误码率的关键因素；在采用格点布局的系统中,min和Det(H)均是影响系统误码率的关键因素,但在dTX的一定范围内,dmin是决定系统性能的关键因素。当h发生变化时,Det(H)是影响系统性能的关键因素。另外,通过对比信道容量曲线可以得出,当信噪比较小时,格点布局的信道容量较大,当信噪比较大时,圆形布局的信道容量较大。
【关键词】：可见光通信 多输入多输出 天线布局 重复编码 空间复用 空间调制 圆形布局 格点布局
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-19
• 1.1 可见光通信研究背景11-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.3 本课题的主要任务17-19
• 2 可见光通信原理19-37
• 2.1 可见光通信概述19
• 2.2 信道模型19-24
• 2.2.1 朗伯辐射模型20-21
• 2.2.2 信道模型21-24
• 2.3 调制方式和检测算法24-28
• 2.4 MIMO技术28-32
• 2.4.1 重复编码28-29
• 2.4.2 空间复用29-30
• 2.4.3 空间调制30-32
• 2.5 信道容量32-35
• 2.5.1 典型MIMO系统的信道容量32-35
• 2.5.2 MIMO VLC系统的信道容量35
• 2.6 本章小结35-37
• 3 天线布局对于MIMO VLC系统的影响37-47
• 3.1 4×4系统37-40
• 3.2 4×6系统40-43
• 3.3 8×8系统43-45
• 3.4 本章小结45-47
• 4 影响MIMO VLC系统的关键因素47-64
• 4.1 关键因素阐述47-50
• 4.2 圆形布局50-54
• 4.2.1 8×8 系统50-52
• 4.2.2 12×12系统52-54
• 4.3 格点布局54-60
• 4.3.1 8×8系统55-58
• 4.3.2 9×9系统58-59
• 4.3.3 10×10系统59-60
• 4.4 信道容量60-63
• 4.5 本章小结63-64
• 5 结论64-65
• 参考文献65-71
• 索引71-73
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果73-75
• 学位论文数据集75

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5 刘蕾蕾;洪伟;;视距传输下散射体对MIMO无线信道的影响[A];2007年全国微波毫米波会议论文集（下册）[C];2007年

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3 王舒;MIMO：新一代移动通信核心技术[N];人民邮电;2006年

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5 ;VoIP向何处去[N];网络世界;2001年

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本文编号：886708