可见光通信光谱选择性探测器研究

发布时间：2017-12-15 21:12

  本文关键词：可见光通信光谱选择性探测器研究

  更多相关文章： 可见光通信 发光二极管 全双工 非线性 多入多出 奇异值分解

【摘要】：发光二极管作为光源在可见光通信中被广泛使用,同时发光二极管也具有光电响应的能力,可以作为可见光通信的接收端。关于发光二极管区别于光电二极管的特性以及这些特性对通信的影响还没有受到广泛关注。本文研究发光二极管作为光通信中发送端和接收端的光电响应特性和电光响应特性,分析了发光二极管的响应光谱中心波长和响应范围与发射光谱中心波长的关系。并分析了发光二极管的噪声模型,揭示了发光二极管作为接收端的噪声为亚高斯分布、低通的有色噪声,而散粒噪声虽然存在但是相比于其它信号非相关的噪声方差很小。研究了发光二极管在正向偏压下发出光信号同时进行光信号接收的能力。发光二极管在发光的同时能够响应信号,但是在电压大于启动电压后其响应度随着正向电压指数衰减,响应信号的能力受到限制。在低信噪比情形性能较差,而在高信噪比下可以超过时分复用的性能。降低信号中高电平占据的比例能够提升性能。进一步研究偏置电流对发光二极管的电光响应谱有影响,偏置电流越大,电光响应谱的带宽越高。电光响应谱的带宽的对数和发光效率近似分布在一条负斜率的直线上。此外偏置电压会影响实际加载到发光二极管上的交流电压。实际交流电压信号幅度可以看作发光二极管动态阻抗和偏置器输出阻抗分压的结果。作为接收端时接收的光功率越大电光响应谱的带宽越低。利用发光二极管等效电路和载流子输运模型拟合了光功率的改变对阻抗的影响以及阻抗变化对输出信号强度的影响。同时仿真了这类非线性特性对通信的影响。在设计发光二极管到发光二极管多进多出可见光通信系统时,研究了发光二极管电压峰峰值约束对奇异值分解预处理方式的影响。为了使奇异值分解预处理后的信号满足电压峰峰值约束会造成信噪比的损失。在干扰较小的情况下这种损失的影响会超过奇异值分解带来的增益,使系统性能恶化,而在干扰较大的情况奇异值分解的增益仍然有效。在发送端进行电压分配后,能够提高奇异值分解的增益。最后根据前述结果设计了包含4对发光二极管链路的非对称多色LED MIMO半双工可见光通信系统。对其中橙红色和红色的两条链路进行离线测试并验证了电压分配奇异值分解的收发策略。在未使用均衡和信道编码的情况下,在收发端相距15cm处时4PAM调制方式符号速率达到12.5MHz,收发端相距20cm处时OOK调制方式符号速率达到25MHz。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN929.1

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本文编号：1293435