基于自适应OFDM的室内可见光通信系统性能研究

为了提高室内可见光通信(VLC)系统性能并充分利用信道带宽资源,将OFDM与自适应技术结合应用于VLC系统中.讨论了系统反馈途径的实现方法,在室内空间环境建模的基础上,对自适应OFDM通信系统的吞吐量和误码率进行了Matlab仿真和分析.     

可见光通信单极性非对称限幅光OFDM技术研究

为了提升非对称限幅光正交频分复用(ACO-OFDM )的频谱效率,提出了一种单极性非对称限幅 光OFDM(UACO-OFDM)调制技术。UACO-OFDM是由ACO-OFDM和单极性OFDM(U-OFDM)两种 光OFDM信号组成,不同长度的信号在发送端按照一定规则进行叠加。然后通过发光二极管(LED)进行 传输,在接收端只用1个光电检测器(PD)接收光信号,采用干扰消除方法依次对不同信号 进行解调。当 调制阶数相同时,UACO-OFDM的频谱效率要高于ACO-OFDM。在频谱效率相等的情况下,对 UACO-OFDM和其他传统光OFDM调制方式的误比特率(BER)和峰均比(PAPR) 性能进行对比分析。 仿真结果表明,UACO-OFDM的BER性能更优。与频 谱能量有效OFDM(SEE-OFDM)相比,当子载波 数为64时,两者的PAPR性能比较接近;当子载波数为256024时,UACO-OFDM比SEE-OFDM的PAPR分别低2dB和5dB以上。     

可见光通信中概率整形算法研究

概率整形技术通过改变发送信源的概率分布,可进一步提高可见光通信系统的信道容量。提出一种新的概率整形算法,首先引入正交频分复用调制建立可见光通信模型,然后通过理论推导出星座点误符号率,并根据不同星座点的理论误符号率来生成发送端信源的概率分布。仿真结果表明：该算法生成的信源不仅能更好地适应当前信道状况,还避免了多次发送训练求取接收端误符号率的过程;与现有的概率整形算法相比,所提算法可以获得更高的信息传输速率。     

可见光通信OFDM系统抗多径干扰性能研究

研究可见光通信OFDM系统在多径衰落信道中的传输性能.分别使用16-QAM和OFDM调制对声音和文本信源在多径衰落信道中进行传输,比较不同调制方式的传输效果.传输文本文件时,分析了误码率随衰落系数以及路径时延变化的关系.结果表明:可见光通信OFDM系统在多径衰落信道中传输,能克服多径效应,降低误码率,获得较为满意的通信质量.     

可见光通信中多载波调制技术比较分析

介绍了可见光通信系统的工作原理,论述了正交频分复用(OFDM)和离散多音频调制(DMT)2种常用多载波调制解调技术的原理特点。针对可见光通信系统调制带宽有限的情况,提出了将多载波调制技术应用于可见光通信系统的技术方案。仿真验证了OFDM和DMT调制解调技术应用于可见光通信系统时的性能,比较分析了2种多载波调制解调技术在不同信噪比条件下的传输速率和误码率。仿真结果表明,DMT技术相对于传统的OFDM技术更适用于可见光通信系统。     

可见光通信自适应直流偏置光正交频分复用系统设计与性能研究

传统的直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)系统通过添加直流偏置(DC)和限幅获得单极性信号,由于傅里叶逆变换(IDFT)输出时域信号的随机性,固定的直流偏置会产生较大的非线性限幅失真。该文提出设计自适应直流偏置光正交频分复用(ADCO-OFDM)系统,以双边限幅前、后符号之间的均方误差(MSE) 最小化为优化目标,求解使非线性限幅失真最小的DC。介绍了ADCO-OFDM系统原理、推导了子载波比特信噪比(SNR),建立了均方误差最小化优化模型,并给出了最优直流偏置的求解过程。采用蒙特卡罗(Monte Carlo)仿真方法分析了误码率(BER)和光功率消耗,验证了系统设计和性能分析的正确性。     

基于蓝绿光Micro-LED的可见光通信芯片调制带宽研究

基于氮化镓微米LED(Micro-LED)的可见光通信(Visible Light Communication,VLC)技术成为近年来的研究热点.通过深紫外光刻技术制备了小尺寸的氮化镓基蓝/绿光Micro-LED芯片,深入研究了40～10μm不同尺寸Micro-LED器件的性能,以及其作为VLC光源的调制带宽能力.研究发现,随着LED器件尺寸的缩小,其调制带宽显著增加.通过在电极间加入电磁屏障以及对LED器件侧壁进行钝化修复,直径为10 μm的绿光Micro-LED亮度可达1×108 cd/m2,直径为20 μm的蓝光Micro-LED的调制带宽可达372.6 MHz.研究结果表明,基于氮化镓的Micro-LED芯片在调制带宽上仍有较大的提升空间,经过进一步的研究,有望推动高速可见光通信的系统应用.     

基于双重调制技术的可见光通信系统研究

LED调制带宽制约着可见光通信(VLC) 系统的数据传输速率。为此,提出一种基于双重调制技术COB(chip on board)封装 的LED灯具,通过实现16级脉冲振幅 调制(PAM),将系统数据传输速率提升4倍;结合脉冲宽度调制(PWM)技术 进行调光,同时兼顾室内的照明及通信。采用Matlab软件模拟仿真视频传输试 验。结果表明,在相同信噪比(SNR)的情况下,基于双重 调制技术的VLC系统的误码率(BER)比传统使用开关键控(OOK)调控技术系 统的BER更低。本文系统在不增加器件带宽前提下,成倍提高了无线通信的 质量与 数据传输速率;从照明与通信的角度优化了VLC系统的信源,具有广阔的 应用前景。     

基于MPPM调光控制的混合可见光通信系统研究

在本文中,为适应照明的调光需求,提出了一种具 有高频谱效率的调光控制方案,这是也是可见光 通信(VLC)的关键需求。提出的方案将正交频分复用(OFDM)与多脉冲位置调制(MPPM) 相结合, 不仅支持高速可见光通信,同时满足了用户对照明源的亮度调节的需求。这种混合调制方法确保系统具有MPPM的调光功能,且引入的OFDM传输可以有效地提高频谱效率。更重要的是,MPPM跟OFDM的传输不会互相干扰,而且接收端对两种信号的检测互不干扰,实现简单。仿真结果表明,该 方案可以支持较宽的亮度范围,并支持高频谱无线光通信。     

一种基于最小误码率的OFDM自适应比特及功率分配算法

OFDM自适应调制技术根据各子载波在频率选择性衰落信道中不同的瞬时增益,动态地分配数据比特和发射功率,可以优化系统性能,提高频谱效率。该文主要研究OFDM系统发射功率和传输比特数不变时误码率最小化的自适应(MA)算法。提出一种以注水门限为迭代参数的MA算法,并引入有记忆步长迭代法,提高算法的稳定性。仿真结果表明,与过去的算法相比,该算法能以较低的复杂度获得更好的性能。     

基于FPGA实现的自适应OFDM VLC仿真系统

采用现场可编程门阵列(FPGA)技术搭建了一个自适应正交频分复用(OFDM)可见光通信(VLC)仿真系统。该系统实现了自适应高阶OFDM调制和高速数据速率传输,正交振幅调制(QAM)的调制阶数M有16、64、256、1024四种方式,数据传输速率为16.8~42.0Mb/s。     

增益自调整型正交频分复用可见光通信终端

为了改善离散多音(DMT)调制点对点可见光通信(VLC)系统在不同通信距离下的 通信性能,设计并实现了一种基于16-PSK增益自调整型正交频分复用(OFDM )的VLC终端, 研究了自适应增益调整和信道估计技术,分别测试了VLC系统在不同工作条件和不同通信距 离下的误码率(BER)性能。实验结果 显示,在30~120 cm通信范围内,当未采用自适应增益调整以及信道估计技 术时,系统的BER范围为0.1~1．0;使用这两种技术后,系统的BER可 降至10－2 以下,并且在40~100cm 通信距离内,BER更为恒定,其值小于10－3。这表 明,采用自适应 增益调整以及信道估计 技术,可在一定程度上降低BER并改善系统的稳定性。     

基于极化码的可见光通信自适应调光方法研究

针对在可见光通信的闪烁问题,提出了一种通过曼彻斯特编码级联极化码进行调光控制的自适应打孔方法.极化码与曼彻斯特编码级联以便于在可见光系通信统系统中提供50％的调光,并且通过打孔和插入补偿比特的方式可以实现不等于50％的调光值.常规打孔方案应将曼彻斯特编码符号的所有比特都打孔,本文提出的方法可以根据选定的极化码的预定冻结...     

基于窄带通放大电路的单向可见光通信系统

窄带通 放大电路可以简化系统,提高信号增益和信噪比(SNR)。本 文利用简易元器件构成窄带通放大 电路制作了单向可见光通信(VLC)系统。分析发现,数字脉冲间隔调制(DPIM)方式的频谱 特性只需 要比较窄的通频带便可以实现数据传输。本文设计的单向VLC系统采用LED发出的可 见光作为数据载体,雪崩光电二极管(APD)作为光敏器件,结合DPIM调制方式和窄带通放 大电路,实现了VLC。实验测试的结果表明:可以在5m直视距离内无聚光装置实 现传 输速率约为45.8 kbit/s的单向数据传输。本文设计的VLC系统稳定性 好、成本低,具有较好的应用前景。     

便携式点对点可见光通信终端的实验研究

利用开关键控-非归零码(OOK-NRZ)调制编码技术,设计并实现了一对基于ARM7处理器(LPC2148)的便携式点对点可见光通信(VLC)收/发终端。发送端由编码器、光源驱动器及单个白色发光二极管(WLED)构成,接收端由可见光探测器、信号处理电路及解码器构成。实验研究了WLED的发射谱和可见光探测器的响应谱,测试分析了VLC信道的时域和频域的电-光-电(EOE)响应。阐述了系统结构和原理,编写了通信软件并制定了相关协议,实现了系统的软、硬件集成。利用研制出的通信装置,建立了点对点通信链路,并开展了数据通信实验。结果表明,在发送端,为了最大化地降低误码率(BER),WLED的调制系数应设置为0.68~1.00,即在一定的交流调制信号幅度下,需要向WLED提供合适的直流偏置电压;在接收端,在一定的阈值判决门限电压下,VLC传输呈带通特性。在所优化选择的系统参数下,系统的通信距离为0.5m,可达到的最快信息传输速率约为4 Mbps,BER小于10-6。利用多个WLED构成阵列光源,系统可进一步满足更长距离的通信需求,从而在室内、外短途通信方面具有潜在的应用价值。     

New spatial quadrature modulation scheme forindoor visible light communication systems

In this paper, a new spatial quadrature modulation ( NSQM ) scheme is proposed to improve the error performance of indoor visible light communication ( VLC) systems. NSQM is different from generalized spatial quadrature modulation ( SQM) in two aspects. First, the transmitted optical signal is directly detected at the receiver, which does not need to estimate the indices of the transmitted antenna. Second, an optimization approach is used with NSQM to minimize the upper error bound of the transmitted signals. In addition, several NSQM schemes are described in detail. Numerical results show that the proposed NSQM scheme achieves superior error performance compared with the SQM scheme.