可見光通信(Visible light communication,VLC)是一種光無線通信系統(tǒng),使用LED(Light Emitting Diode)作為發(fā)射光源。相比于傳統(tǒng)的白熾燈和熒光,LED具有壽命長,低功耗,發(fā)熱少等優(yōu)點�？梢姽馔ㄐ偶夹g(shù)作為無線射頻通信技術(shù)的一種補充方式,成為了廣大科研人員的關(guān)注焦點,迅速成為了無線光通信領(lǐng)域的研究熱點�？梢姽馔ㄐ偶夹g(shù)利用LED閃爍的光強的不同來傳輸有用信息,接收端進行光強檢測從而實現(xiàn)通信。與現(xiàn)在常用的無線電射頻通信相比,可見光通信具有綠色環(huán)保、對人體無害、無需頻帶資源的特點,同時保密性也很高,適合需要保密性較高的場合。正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)是一種多載波調(diào)制方式,其具有很高的傳輸速率以及很強的抗干擾能力,將OFDM應(yīng)用到可見光通信系統(tǒng)之中,可以提高可見光通信系統(tǒng)的通信性能。不同于射頻通信中的OFDM,由于LED只能通過實數(shù)且為正的信號,因此,VLC通信系統(tǒng)通常采用強度調(diào)制/直接檢測的方式。本文首先研究了強度調(diào)制/直接檢測(IM/DD)可見光通信系統(tǒng)中OFDM調(diào)制方式的性能。由于OFDM信號具有高峰均比(PAPR)這一特點,將Beneficial Clipping方法應(yīng)用于DCO-OFDM中。并且考慮到發(fā)光二極管(LED)為非線性器件,其所引起的信號失真對于VLC系統(tǒng)而言不能忽略。因此,在加入LED非線性模型后,對采用直流偏置正交頻分復(fù)用(DCO-OFDM)調(diào)制的VLC系統(tǒng)進行了系統(tǒng)分析,并推導(dǎo)了 VLC系統(tǒng)的治噪比和誤碼率公式。通過數(shù)值仿真分析了該方法對系統(tǒng)性能的提升,并通過實驗室搭建的VLC系統(tǒng)實驗平臺從實驗的角度驗證方法的有效性。實驗結(jié)果顯示,在最佳限幅比例下,誤碼率性能提升了 5.56dB。最后,考慮到可調(diào)光是VLC系統(tǒng)實際應(yīng)用所不可或缺的功能,將在Beneficial Clipping方法引入到可調(diào)光VLC系統(tǒng)中以提高可調(diào)光VLC系統(tǒng)的通信性能。文中將非對稱限幅正交頻分復(fù)用(ACO-OFDM)作為可調(diào)光VLC系統(tǒng)的調(diào)制方式,加入Beneficial Clipping后,對可調(diào)光VLC系統(tǒng)進行了詳細的分析,推導(dǎo)了可調(diào)光VLC系統(tǒng)的信噪比和誤碼率公式,并通過蒙特卡洛仿真驗證了方法的有效性,在犧牲大約5%的調(diào)光范圍情況下,能夠提高誤碼率性能約10dB。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.1
【部分圖文】：

華北ＩＵ力人‘７：碩＿丨：’７：位論文逡逑調(diào)制信號的表達式。ＯＦＤＭ信號ｘ（７ｉ）沒有特定的時域加窗方法形成波形，ＯＦＤＭ逡逑子載波頻譜是辛克函數(shù)形狀，如圖２－１所示＝逡逑—Ｍ—逡逑ｔ逡逑圖２－１邋ＯＦＤＭ信號的功率譜密度逡逑２．１．２邋ＯＦＤＭ相關(guān)問題逡逑２．１．２．１保護間隔逡逑在無線信道中，接收端１１丨能接收到發(fā)射丨ｉ＇ｉ邋４的幾個延遲副本，這種現(xiàn)象被稱逡逑為多徑效應(yīng)＝由于多徑效應(yīng)，相鄰的（）ＦＤＭ符號會產(chǎn)生拖尾，導(dǎo)致符號間干擾逡逑（ＩＳ１），如圖２－２所示。為了消除ＩＳＩ，通常在每個ＯＦＤＭ符號的起始位置插入逡逑包含％個采樣點的保護間隔。保滬Ｎ隔的長度迪常要人于信道的時延擴展，這樣逡逑由多徑效應(yīng)帶來的碼元千擾＂丨由。山于實際應(yīng)用中，保護間隔的加入是浪費了一逡逑定的傳輸資源，因此保護間隔的長度一般取值為有效的ＯＦＤＭ符號持續(xù)時間的逡逑１／４或者１／４以丨、＇。逡逑第１徑＼逡逑＾２邋？邋＇邋／邋＇逡逑畢１彳３：的第２＿卜符號與第２逡逑徑的？ｆｓｉ邋１＿＿符號疊ｍ干擾逡逑閣２－２多徑延遲造成ＩＳＩ逡逑保護間隔可以分為補岑傳輸＜ＺＰ）和循環(huán)前綴（ＣＰＬ邋ＺＰ是在保護間隔內(nèi)，逡逑發(fā)射機發(fā)送空波形

華北電力人學(xué)碩丨：７：位論文逡逑在圖３－３中，對比了在不同的環(huán)境噪聲的情況下的ＢＥＲ的性能。從仿真結(jié)逡逑果可以得出，Ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ邋Ｃｌｉｐｐｉｎｇ方法在環(huán)境噪聲比較嚴重的情況下有更好的表逡逑現(xiàn)。當尸零＾邋＝邋２０ｄＢ時，運用Ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ邋Ｃｌｉｐｐｉｎｇ方法得到最佳的ＢＥＲ性能為逡逑ＰＡＷＧＮ逡逑Ｉ．３Ｅ－３，當不采用Ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ邋Ｃｌｉｐｐｉｎｇ方法時，ＢＥＲ性能為１．８Ｅ－３。ＢＥＲ性能提逡逑高了邋２．８３ｄＢ。當環(huán)境噪聲比較小的情況下，Ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ邋Ｃｌｉｐｐｉｎｇ方法并為帶來明逡逑顯的性能提升，因為ｉＰ＿ＡＷＧＮ比較小的時候，限幅產(chǎn)卞的噪Ａ成為了七要的噪逡逑聲來源。而在環(huán)境噪聲較大時，環(huán)境噪聲為主要的噪聲來源。因此，Ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ逡逑Ｃｌｉｐｐｉｎｇ方法更加適合于環(huán)境噪聲比較嚴的悄況＇邋Ｉ、＇。逡逑Ｙ１０．３逡逑——Ｐ，丨邋ｇｎａｉ／ＰＡＷＧＮ＝２0ｄＢ逡逑邐邐Ｐｓｉｇｎａｌ／ＰｆｔＷＧＮ＝２ｌＣ0逡逑２５．＼邐Ｐ￥ｉｇｎａｔ／Ｐ＾ＷＧＮ＝２２ｄＢ逡逑－邋－邋Ｐｓｉｇｎａｌ／ＰＡＷＧＮ＾２３ｃＢ逡逑＼＼ｖ＼邐Ｐｓ：ｇｎａｌ／ＰＡＷＧＮ＝２４＜ｊ邋Ｂ逡逑＼＼邐Ｐ邋：ｇｎａｌ．Ｔ＞ＡＷＧＮ－２５ｃＢ逡逑２邋邐！邐邐逡逑￡邋

％｜匕屯力．人Ｔ碩士‘史位論文逡逑模型如圖３－４所示。圖中離散的點即為測定的實驗數(shù)據(jù)，藍色曲線為采用三階多逡逑項式進行擬合的結(jié)果，從圖中可以看出采用三階多項式擬合能夠很好的表示ＬＥＤ逡逑的非線性特性。從實驗結(jié)果可以得出實驗過程中的比較好的直流偏置點為３．４Ｖ，逡逑近似的線性區(qū)間為２．８Ｖ－３．８Ｖ。本次實驗為后續(xù)實驗平臺的實驗參數(shù)設(shè)置提供了逡逑依據(jù)。逡逑？２－逡逑卜邐ｒ邋？邋Ｐｔ￡Ｄｊ？ｉＷｖｉＵｌＥＤｖｊ逡逑°０．６－逡逑ｉ邐／逡逑０４＊－邐－ｊ逡逑０．２－邐－ｊ逡逑邐；邐，邐：邐—逡逑２．４邐２．６邐２．８邐３邐３２邐３．４邐３．８邐３３邐４邐４２邐４．４逡逑ＵＬＥＤＶ逡逑圖３－４邋ＬＥＤ邋ｕ－ｐ關(guān)系曲線逡逑３．３．２．２實驗分析逡逑實驗設(shè)置如閣３－４所�。涸诖担候炛�，ＯＦＤＭ信號的產(chǎn)生，ＢｅｎｅｆｌｃｉａｌＣｌｉｐｐｉｎｇ逡逑處理，佑號的上變頻都在ＭＡＴＬＡＢ中完成，ＭＡＴＬＡＢ生成的ＯＦＤＭ信號參數(shù)逡逑設(shè)置」Ｊ數(shù)值仿Ａ：所采用的參數(shù)？致。實驗過程中通過ＭＡＴＬＡＢ調(diào)用安裝在ＰＣ逡逑端的Ｄ／Ａ卡（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ邋Ｍ２ｉ－３０５５）將得到的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。得到的逡逑模擬倍乃迎過功牛．放人器進行放人，功率放大器的增益為１３ｄＢ，功率放大器采逡逑用１２Ｖ直流供電，其不失真放大頻率范闈為０．８ＭＨｚ－４０ＭＨｚ。放大過后加上３．４Ｖ逡逑直流偏置的信號驅(qū)動ＬＥＤ邋（ＯＳＲＡＭ邋Ｗｈｉｔｅ邋３Ｗ）。在接受端用ＡＰＤ接收信號

【參考文獻】

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本文編號：2824236