CAP可見光通信系統(tǒng)的波形設計與定時估計
本文關鍵詞:CAP可見光通信系統(tǒng)的波形設計與定時估計
更多相關文章: 定時敏感度 眼圖寬度 多頻點OM算法 多相濾波器內插
【摘要】:無載波幅度相位調制(CAP)由于其較高的頻譜利用率和較低的實現復雜度,近年來在可見光通信(VLC)系統(tǒng)的實現上備受關注。然而,由于在存在定時偏差的情況下,CAP信號不僅存在較大的符號間干擾(ISI),而且存在較大的交叉通道干擾(CCI),因此CAP接收機對定時偏差非常敏感。CAP接收機的高定時敏感度問題可以通過設計低定時敏感度的CAP波形和設計高精度的定時恢復模塊這兩種方法解決。在CAP波形的設計方面,前人已經推導了CAP波形無ISI和CCI的時域、頻域條件,并且給出了一組低定時敏感度的NS CAP波形,但NS CAP波形只降低了I通道信號的定時敏感度。本文根據CAP波形的頻譜重疊特性,嘗試了通過調整通帶Nyquist波形載波大小來設計CAP波形的新思路。在CAP系統(tǒng)定時恢復模塊的設計方面,前人所做的工作主要基于模擬的定時恢復方法。為了進一步提高定時恢復的精度,本文對更加穩(wěn)定可靠的全數字定時恢復方法進行了研究。論文主要工作如下:1)研究了低定時敏感度的CAP波形設計。相對于PAM波形,CAP波形的無干擾不僅需要考慮ISI問題,還需要額外考慮CCI問題。本文針對這一情況采用分步設計的方法,先在傳統(tǒng)CAP波形的基礎上提出了無ISI的通帶Nyquist波形的概念,然后根據CAP波形無CCI的頻域條件,討論了I、Q通道的通帶Nyquist波形的載波需要滿足的條件,最終設計出了更具一般性的可變頻譜重疊度CAP波形,并且從中選取了兩組性能較好的CAP波形,即PO CAP波形和2-DFDCAP波形,并在2-DFD波形的基礎上設計了一組高頻譜利用率的三維CAP波形。仿真結果表明,本文提出的PO CAP波形和2-D FD CAP波形的定時敏感度性能要優(yōu)于傳統(tǒng)的CAP波形和NS CAP波形。但是,當定時偏差較小時,傳統(tǒng)CAP波形和NS CAP波形將表現出更好的性能。2)研究了針對CAP信號的定時估計估計算法。首先證明了傳統(tǒng)的針對PAM信號的最大平均功率定時估計算法在CAP系統(tǒng)中的可用性。接著針對通帶PAM信號的頻譜特性,對傳統(tǒng)的針對基帶PAM信號的OM算法進行了改進,提出了使用高頻分量進行估計的多頻點OM算法。然后將多頻點OM算法推廣到了CAP系統(tǒng)中,并且根據傳統(tǒng)CAP波形I、Q通道波形的對稱性對OM算法進行了改進。仿真結果表明,最大平均功率定時估計的性能高度依賴于接收機的采樣頻率,采樣頻率越高,定時估計結果越準確。如果CAP系統(tǒng)使用發(fā)送通帶PAM前導符號的方法進行定時估計,不論系統(tǒng)選擇哪一種CAP調制波形,使用Q路波形調制前導序列,都能獲得比使用I路波形調制前導序列更好的性能。而對于使用CAP信號進行可跟蹤定時估計的系統(tǒng),PO CAP和2-D FD CAP信號最適合使用Q通道的三倍頻估計算法;NS CAP信號最適合使用I通道的一倍頻估計算法;傳統(tǒng)CAP信號使用改進的OM算法將得到較好的定時估計性能,但是使用原始的OM算法,定時估計的性能將十分有限。另外,由于CAP信號存在交義通道,因此CAP信號想要獲得良好的定時估計性能,必須使用比PAM信號更長的定時估計符號長度。3)針對使用傳統(tǒng)CAP波形的系統(tǒng),詳細介紹了接收機定時恢復模塊的電路實現方法。
【關鍵詞】:定時敏感度 眼圖寬度 多頻點O&M算法 多相濾波器內插
【學位授予單位】:東南大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2015
【分類號】:TN929.1
【目錄】:
- 摘要4-6
- Abstract6-13
- 縮略語13-15
- 第一章 緒論15-21
- 1.1 論文研究背景15-19
- 1.1.1 可見光通信的應用15-17
- 1.1.2 可見光通信中的調制技術17-18
- 1.1.3 CAP可見光通信系統(tǒng)中的定時敏感度問題18-19
- 1.2 碩士期間的工作及任務安排19-21
- 第二章 低定時敏感度CAP波形設計21-41
- 2.1 引言21-22
- 2.2 CAP可見光通信收發(fā)機基本結構22-23
- 2.3 CAP波形無ISI和CCI的頻域限制條件23-25
- 2.4 低定時敏感度CAP波形設計25-33
- 2.4.1 傳統(tǒng)CAP波形和NS波形的特性分析25-28
- 2.4.2 可變頻譜重疊度CAP波形28-33
- 2.5 仿真結果33-36
- 2.5.1 滾降系數對CAP波形眼圖寬度的影響33-34
- 2.5.2 不同CAP波形的性能比較34-36
- 2.6 本章小結36-41
- 第三章 CAP系統(tǒng)中的最大平均功率定時估計算法研究41-47
- 3.1 引言41-42
- 3.2 最大平均功率定時估計42-46
- 3.2.1 最大平均功率定時估計的原理介紹42-45
- 3.2.2 仿真結果45-46
- 3.3 本章小結46-47
- 第四章 CAP系統(tǒng)中的多頻點O&M定時估計算法研究47-61
- 4.1 引言47-48
- 4.2 通帶PAM信號的多頻點O&M算法48-53
- 4.2.1 通帶PAM信號多頻點O&M算法的原理分析48-51
- 4.2.2 仿真結果51-53
- 4.3 CAP信號的多頻點O&M算法53-60
- 4.3.1 CAP信號的多頻點O&M算法的原理分析53-55
- 4.3.2 針對傳統(tǒng)CAP信號的改進的O&M算法55-57
- 4.3.3 仿真結果57-60
- 4.4 本章小結60-61
- 第五章 CAP VLC收發(fā)機定時恢復模塊的電路級實現及驗證61-73
- 5.1 引言61
- 5.2 可見光通信CAP收發(fā)機框架61-63
- 5.3 數字內插器的原理介紹63-66
- 5.4 定時恢復模塊的電路級實現66-71
- 5.4.1 定時估計模塊的設計方案67-69
- 5.4.2 定時估計模塊多速率處理產生的時序問題69-71
- 5.5 仿真結果71-72
- 5.6 本章小結72-73
- 第六章 結束語73-75
- 6.1 全文工作總結73-74
- 6.2 研究展望74-75
- 參考文獻75-79
- 致謝79-81
- 碩士期間發(fā)表的論文及參與的科研項目81
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