本文關鍵詞： 可見光通信 導頻設計 信道估計 非線性限幅估計　出處：《東南大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：近年來,隨著移動通信技術的飛速發(fā)展,第四代移動通信技術已經(jīng)在絕大部分城市得到了廣泛的應用。但移動通信的快速發(fā)展也帶來了很多的問題,射頻頻譜資源日益緊張,繼續(xù)提高數(shù)據(jù)傳輸速率的成本越來越高,"綠色科技"的提出也讓人們也逐漸開始關注電磁輻射對身體健康的影響,具有豐富頻譜資源、綠色健康的可見光通信技術迎來了新的發(fā)展機遇。本論文主要針對可見光通信信道估計技術展開研究,包括導頻設計、非線性限幅估計以及信道估計等技術,并結(jié)合了可見光實測信道進行了仿真,驗證了非線性限幅估計及信道估計的性能,還給出了可見光DCO-OFDM通信系統(tǒng)發(fā)射機在FPGA上的設計和實現(xiàn)方案。首先,本文介紹了室內(nèi)可見光DCO-OFDM通信系統(tǒng)的基本原理和系統(tǒng)模型。論文概述了系統(tǒng)的基本電路原理,包括系統(tǒng)中使用的光電器件特性以及接收發(fā)射電路原理。然后對室內(nèi)可見光通信的系統(tǒng)鏈路進行了建模分析。其次,本文針對室內(nèi)可見光DCO-OFDM通信系統(tǒng)中的前導設計和非線性限幅估計方法進行了深入地研究。考察了常用的同步序列的性能,對可見光通信系統(tǒng)中使用的基帶信號模型和幀結(jié)構(gòu)進行了研究分析,并在此基礎上提出了針對系統(tǒng)中非線性限幅情況的前導序列設計方法。基于設計的前導序列,對可見光通信系統(tǒng)中的非線性限幅進行了建模,建立了限幅誤差模型、限幅百分比模型以及相應的判決方案,并通過仿真驗證了設計的前導序列以及非線性限幅判定方案的性能。接著,本文還研究了可見光DCO-OFDM通信系統(tǒng)的信道估計方法。論文介紹了傳統(tǒng)OFDM通信系統(tǒng)常用的信道估計方法,包括基于塊狀導頻的LS、LMMSE以及基于SVD分解的LMMSE信道估計方法,和基于梳狀導頻的線性插值、變換域插值法,并通過仿真比較了使用第三章設計的前導序列進行信道估計時不同估計方法的性能,同時也給出了非線性限幅情況對信道估計結(jié)果的影響。論文還對多色可見光通信系統(tǒng)的信道特性進行了分析,針對其信道特點,本文提出了兩種新的導頻設計方案和信道估計方法,通過仿真驗證了相比于已有的幾種導頻設計方案,本文提出的方案獲得了更好的傳輸效率和信道估計的精確度。最后,本文介紹了可見光DCO-OFDM通信系統(tǒng)發(fā)射機的硬件設計。論文概述了可見光通信系統(tǒng)平臺的總體結(jié)構(gòu),并對實際系統(tǒng)中使用的硬件平臺中的器件參數(shù)進行了總結(jié)。然后著重討論了發(fā)射機在FPGA硬件平臺上的設計方案,詳細闡述了 CRC編碼、擾碼、LDPC編碼、星座映射、IFFT變換以及插入循環(huán)前綴等基帶處理部分的具體實現(xiàn),最終給出了本課題搭建的實際可見光DCO-OFDM通信系統(tǒng)硬件平臺的展示。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of mobile communication technology, the 4th generation mobile communication technology has been widely used in most cities. The cost of continuing to improve the rate of data transmission is becoming higher and higher. The introduction of "green technology" has also made people gradually begin to pay attention to the effects of electromagnetic radiation on their health, and they have rich spectrum resources. The green and healthy visible-light communication technology is facing a new development opportunity. This thesis mainly focuses on the channel estimation technology of visible-light communication, including pilot design, nonlinear amplitude limiting estimation and channel estimation, etc. The performance of nonlinear amplitude limiting estimation and channel estimation is verified by the simulation of visible light real time channel. The design and implementation of the transmitter of visible light DCO-OFDM communication system on FPGA are also given. This paper introduces the basic principle and system model of indoor visible light DCO-OFDM communication system, and summarizes the basic circuit principle of the system. It includes the characteristics of photoelectric devices used in the system and the principle of receiving and transmitting circuit. Then, the system link of indoor visible light communication is modeled and analyzed. Secondly, In this paper, the preamble design and nonlinear amplitude limiting estimation methods in indoor visible light DCO-OFDM communication systems are studied. The performance of common synchronization sequences is investigated. In this paper, the baseband signal model and frame structure used in visible light communication system are studied and analyzed. In this paper, the nonlinear limiting model of visible light communication system is modeled, and the limiting error model, limiting percentage model and corresponding decision scheme are established. The performance of the designed preamble sequence and the nonlinear limiting scheme is verified by simulation. Then, the channel estimation method of the visible light DCO-OFDM communication system is studied, and the channel estimation methods commonly used in the traditional OFDM communication system are introduced in this paper. It includes LSS-LMMSE based on block pilot, LMMSE channel estimation based on SVD decomposition, linear interpolation based on comb pilot and transform domain interpolation. The performance of different channel estimation methods using the preamble sequence designed in Chapter 3 is compared by simulation. At the same time, the influence of nonlinear limiting on the channel estimation results is also given. The channel characteristics of multicolor visible light communication system are also analyzed, aiming at the channel characteristics of the multi-color visible light communication system. In this paper, two new pilot design schemes and channel estimation methods are proposed. The simulation results show that the proposed scheme achieves better transmission efficiency and channel estimation accuracy than the existing pilot design schemes. This paper introduces the hardware design of the visible light DCO-OFDM communication system transmitter, and summarizes the overall structure of the visible light communication system platform. Then the design scheme of transmitter on FPGA hardware platform is discussed, and the CRC coding and scrambling code are discussed in detail. The implementation of the constellation mapping Ifft transform and the insertion of cyclic prefix and other baseband processing parts is implemented. Finally, the hardware platform of the actual visible light DCO-OFDM communication system is presented.
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN929.1

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本文編號：1518048