發(fā)布時間：2018-08-22 10:53

【摘要】：基于LED的室內(nèi)可見光通信技術(shù)(VLC)可以同時實現(xiàn)室內(nèi)照明和無線通信功能,因此得到了國、內(nèi)外科研工作者的廣泛關(guān)注。由于VLC技術(shù)受限于LED芯片本身的低調(diào)制帶寬和由多徑效應(yīng)誘發(fā)的碼間干擾等問題,本文提出了一系列基于正交頻分復(fù)用(OFDM)調(diào)制的可見光通信系統(tǒng)的改進(jìn)方案。OFDM調(diào)制技術(shù)不僅可以實現(xiàn)高效的頻譜利用率,還可以有效地對抗室內(nèi)多徑效應(yīng)產(chǎn)生的碼間干擾,進(jìn)而保障了室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在國家留學(xué)基金委的資助下,本文的部分實驗工作是在英國諾森比亞大學(xué)Zabih(Fary)Ghassemlooy教授的光通信實驗室完成的。本文主要工作總結(jié)如下:1.提出一種基于級聯(lián)碼和頻域信道補(bǔ)償?shù)目梢姽釵-OFDM系統(tǒng)。仿真結(jié)果顯示,本文提出的方案相對于傳統(tǒng)的O-OFDM系統(tǒng),在相同的誤碼率10-3的條件下,可以獲得~3dB的信噪比增益,保障了可見光通信系統(tǒng)對室內(nèi)信道響應(yīng)的魯棒性。2.提出一種針對室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)非直射鏈路(NLOS)的自適應(yīng)信道估計方案。由仿真的均方誤差(MSE)和誤碼率(BER)結(jié)果可以看出,本文提出的自適應(yīng)信道估計方案在高、低信噪比區(qū)間都具有很好的估計性能,特別是在高信噪比區(qū)間,基于正交匹配追蹤(OMP)的信道估計算法可以實現(xiàn)接收信號MSE的改進(jìn)超過10dB,為NLOS鏈路下的室內(nèi)可見光通信信道估計提供了一種新穎的設(shè)計方案。3.提出一種基于高斯模糊的O-OFDM系統(tǒng)的峰均值功率比(PAPR)抑制方案。仿真結(jié)果表明,對于高斯模糊處理后ACO-OFDM與理想的ACO-OFDM相比,在BER為10-4的情況下,應(yīng)用OMP恢復(fù)算法,可以得到~6 dB的PAPR改進(jìn),只需要~2 dB額外SNR處罰,信號的重構(gòu)誤差低于0.1;對于DCO-OFDM信號,應(yīng)用基追蹤(BP)重構(gòu)算法與理想的DCO-OFDM相比,在BER為10-4的情況下,SNR處罰小于0.1dB,從而為OFDM系統(tǒng)的PAPR抑制問題提供了一種新的解決方案。4.提出一種基于PWM的O-OFDM混合調(diào)制方案。仿真和實驗結(jié)果表明,在相同的實驗條件下,與傳統(tǒng)的ACO-OFDM系統(tǒng)相比,本文提出的混合調(diào)制方案具有更低的PAPR、更高的亮度等級、更低的誤碼率和更強(qiáng)的抗LED非線性的能力,證明了OFDM-PWM的混合調(diào)制算法的優(yōu)勢和應(yīng)用前景。
[Abstract]:Indoor visible light communication technology based on LED (VLC) can realize indoor lighting and wireless communication functions at the same time. Because the VLC technology is limited by the low-key bandwidth of the LED chip and the inter-symbol interference induced by the multipath effect, In this paper, a series of improved schemes for visible light communication systems based on orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation are proposed. The OFDM modulation technology can not only achieve efficient spectrum efficiency, but also effectively resist inter-symbol interference caused by indoor multipath effect. Thus, the stability of indoor visible light communication system is guaranteed. Part of the experiment is done in the Optical Communication Laboratory of Professor Zabih (Fary) Ghassemlooy of the University of Northumbria, England, with the support of the National Fund for study abroad. The main work of this paper is summarized as follows: 1: 1. A visible light O-OFDM system based on concatenated codes and frequency domain channel compensation is proposed. The simulation results show that compared with the traditional O-OFDM system, the proposed scheme can obtain a SNR gain of 3 dB at the same bit error rate (10-3), which ensures the robustness of the visible-light communication system to the indoor channel response. This paper presents an adaptive channel estimation scheme for (NLOS) of indoor visible light communication systems. The simulation results of mean square error (MSE) and bit error rate (BER) show that the proposed adaptive channel estimation scheme has good performance in both high and low SNR range, especially in high SNR range. The channel estimation algorithm based on orthogonal matching tracking (OMP) can realize the improvement of received signal MSE over 10 dB, which provides a novel design scheme for indoor visible light channel estimation under NLOS link. A (PAPR) suppression scheme for O-OFDM system based on Gao Si fuzzy is proposed. The simulation results show that, compared with the ideal ACO-OFDM, when the BER is 10 ~ (-4), the PAPR can be improved by using the OMP recovery algorithm, and only 2 dB extra SNR penalty is needed. The reconstruction error of the signal is less than 0.1. For the DCO-OFDM signal, compared with the ideal DCO-OFDM, the penalty is less than 0.1 dB when the BER is 10-4, which provides a new solution to the PAPR suppression problem of OFDM system. A O-OFDM hybrid modulation scheme based on PWM is proposed. The simulation and experimental results show that the proposed hybrid modulation scheme has lower ACO-OFDM, higher brightness level, lower bit error rate and stronger ability to resist LED nonlinearity than the traditional ACO-OFDM system under the same experimental conditions. The advantages and application prospect of OFDM-PWM hybrid modulation algorithm are proved.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.1

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本文編號：2196877