本文關鍵詞：室內高速可調光VLC通信技術研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：可見光通信(Visible light communication,VLC)是一種短距離傳輸的光無線通信系統,使用LED作為發(fā)射光源。相比于傳統的白熾燈和熒光燈,LED具有壽命長,低功耗,發(fā)熱少等優(yōu)點。此外,LED的一個重要特點是可以對其進行調制,從而可以將信息傳輸與照明進行結合。在信息傳輸研究方面,LED較低的頻響帶寬極大的限制了通信速率。為了提高傳輸速率,單通道可見光通信和多通道可見光通信的潛力逐漸被發(fā)掘出來。盡管單通道可見光通信的速率已經有了很大提高,但是從日新月異的研究成果可知,其具有很大的發(fā)展?jié)摿?此外,實時多通道可見光通信的速率主要依靠調制方式將通道數擴展,而對各個單通道的速率研究較少,因此將單通道的速率提升并與多通道傳輸方法結合實現實時傳輸具有重要意義。在照明研究方面,單通道可見光通信可采用可變開關鍵控調制(Variable on-off keying,VOOK)、可變脈沖位置調制(Variable pulse position modulation,VPPM)、多脈沖位置調制(Multi-pulse position modulation,MPPM)、重疊脈沖位置調制(Overlapping pulse position modulation,OPPM)等調制方式對LED進行調光控制,而多通道的調光控制研究相對較少。針對上述問題,本文在對當前可見光通信進行充分調研的前提下,分析了可見光通信的基本原理;設計了寬帶光電轉換電路,降低了硬件成本;提出了新的高速均衡電路設計方法,大幅提高了RGB三色LED的傳輸速率,為色移鍵控(Color shift keying,CSK)多通道可見光通信的實時傳輸速率提升提供了可靠的技術;并在CSK多通道通信中設計新的調制方法與之結合,提升了CSK通信系統的性能。通過設計高速電流電壓轉換電路和初級差分放大電路,設計的寬帶光電轉換電路增益倍數可達104量級,帶寬可達123MHz;通過設計高速均衡電路對信號進行后續(xù)處理,將RGB帶寬分別提高至483MHz,331MHz,352MHz,在誤碼率低于10-4時RGB三色LED的通信速率分別可達770Mbps,740Mbps,770Mbps,在誤碼率低于10-6時RGB三色LED的通信速率分別可達750Mbps,730Mbps,750Mbps,誤碼率低于10-9時其速率分別可達到710Mbps,660Mbps,700Mbps,超過當前國際領先的實時均衡傳輸速率550Mbps,為CSK多通道可見光系統的速率提升提供了基礎;同時,設計了高速可變脈沖調制方法(High-speed variable pulse modulation,HVPM)與CSK調制方法結合,簡化了CSK調制方法的嚴格同步問題,并為CSK提供了調光控制功能,分析了關鍵參數對于帶寬利用率和誤比特率的影響。仿真結果表明,基于HVPM的CSK可見光通信系統,在有限的帶寬和信噪比下,性能優(yōu)于VOOK、VPPM、MPPM。
【關鍵詞】：可見光通信 高速 調光控制 均衡 色移鍵控
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 引言11
• 1.2 高速可調光VLC通信技術發(fā)展現狀11-15
• 1.2.1 單通道高速可見光通信12-13
• 1.2.2 多通道高速可見光通信13-14
• 1.2.3 可調光高速可見光通信14-15
• 1.2.4 VLC通信技術發(fā)展小結15
• 1.3 本文研究內容及組織結構15-18
• 第2章 高速可調光VLC通信理論基礎18-41
• 2.1 信號與器件通信性能分析18-26
• 2.1.1 可見光通信信號分析18-22
• 2.1.2 可見光通信器件性能分析22-26
• 2.2 均衡技術原理分析26-32
• 2.2.1 均衡技術意義及分類26-28
• 2.2.2 頻域均衡器原理分析28-31
• 2.2.3 頻域均衡器性能比較31-32
• 2.3 調制方法與調光方法原理分析32-40
• 2.3.1 調制方法意義及分類32-36
• 2.3.2 調制方法參數分析36-38
• 2.3.3 調光方法分析38-40
• 2.4 章節(jié)小結40-41
• 第3章 光電信號放大技術研究41-59
• 3.1 微弱電流檢測方法41-45
• 3.1.1 I-V變換原理41-44
• 3.1.2 I-F變換原理44-45
• 3.2 高頻I-V電路設計45-49
• 3.2.1 光電轉換電路設計45-48
• 3.2.2 電路器件選型分析48-49
• 3.3 電路仿真與實驗49-58
• 3.3.1 設計電路仿真及分析49-53
• 3.3.2 設計電路實驗及分析53-58
• 3.4 章節(jié)小結58-59
• 第4章 均衡技術研究59-81
• 4.1 LED頻響與均衡函數建模59-64
• 4.2 均衡函數模型參數分析64-69
• 4.3 均衡模型實現及測試69-79
• 4.4 章節(jié)小結79-81
• 第5章 可調光CSK多通道傳輸研究81-93
• 5.1 基于HVPM調制的CSK可見光通信系統81-83
• 5.2 基于HVPM的CSK可見光通信系統調光原理與方法83-84
• 5.3 參數分析84-88
• 5.3.1 帶寬利用率84-85
• 5.3.2 信噪比85-86
• 5.3.3 誤比特率86-88
• 5.4 仿真分析與實驗方案88-92
• 5.5 章節(jié)小結92-93
• 第6章 總結與展望93-96
• 6.1 總結93-94
• 6.2 本文創(chuàng)新點94-95
• 6.3 未來展望95-96
• 參考文獻96-101
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單101-102
• 致謝102

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本文編號：260456