可见光通信光叠加正交频分复用技术研究

针对可见光通信(VLC)正交频分复用(OFDM)系统 发光二极管(LED)动态范围窄、非线性和限幅失真严重等问题,利用光 源具有多个灯芯的特点,将OFDM频带划分为多个子带,每个子带内数据通过傅里叶反变换(IFFT)产生一路独立信号输入LED 灯芯,所有LED灯芯发出的光信号在空间上叠加形成光叠加OFDM(OSM-OFDM) 信号。在相同直流偏置情况下, OSM-OFDM系统每一路信号的调制深度较低,能够有效地避免LED非线性和限幅影响,特别是 在输入信号功率较大时,系统 误码率(BER)降低了至少1个数量级。根据有效信噪比(SNR) 最大原则能够得到OSM-OFDM系统最优直流偏置,而且在系统设计时可以根据 系统有效信噪比公式选择合适的LED灯芯数。实验表明,OSM-OFDM系统BER 性能要比直流偏置光OFDM(DCO-OFDM)系统提升了1个数量 级。     

单权值优化发射波束MIMO传输方案

针对无线通信系统越来越高的传输速率需求,提出了一种新的多天线传输方案。该方案将非正交多址接入与波束形成相结合。在发射端,多路信号进行加权叠加,然后对该叠加信号加权形成波束。在接收端,将信号的能量、误码率等信息反馈到发射端用于权值优化。发射端收到反馈信息后,根据误码率对叠加权值进行调整,然后用单权值优化方法对波束权值进行调整,两部分联合优化提高系统的综合性能。实验仿真结果表明,与以往提出的多天线传输方案相比,该方案的传输速率和权值收敛速度都有所提高。     

融合VOOK的混合ACO-OFDM可见光通信技术研究

调光控制可以实现发光二极管(LED)亮度的变 化,满足用户的各种照明需求。可见 光通信(VLC)是基于LED照明基础上发展而来的一种通信技术,兼备照明和通信的双重功能 ,因此,调光控制在VLC领域值得深入研究。本文提出一种全新的兼容调光控制的VLC系统, 该系统将可变单载波开关键控(VOOK)和多载波混合非对称剪裁正交频分复用(HACO-OFDM )融合传输,实现LED调光和高效数据传输的双重功能。同时,针对混合信号引入时间选择 性偏置,保证混合信号工作在LED的线性区间,消除非线性失真的影响。更为重要的,引入 的时间选择性偏置不会干扰VOOK和HACO-OFDM信号的传输,在接收端,两种信号可以独立地 完成检测,不会影响彼此的传输性能,系统误码率不会变差。并且整个系统添加的部分模块 未对系统复杂度带来较大的影响。仿真结果验证了提出方案的有效性。     

基于比特域叠加训练序列的载波同步方法

针对突发通信面临的频偏较大和频谱资源有限的问题,本文提出一种基于比特域叠加训练序列的载波同步方法。该方法在发送端将稀疏化后的编码码字与训练序列在比特域通过模二加的方式相叠加,使得训练序列隐藏于发送数据中,在传输过程中共用频谱资源,增强突发通信的抗截获能力;在接收端提出一种抗干扰能力较强的载波同步方案,该方案利用隐藏训练序列进行频偏估计,并使用粗同步与精同步相结合以提高估计精度。仿真结果表明,所提出方案在低信噪比下实现精确度较高的频偏估计,具有±0.45的频偏捕获范围,相比于基于时分复用系统的载波同步方案在低信噪比（-4 dB）下有更加精确的频偏估计性能,并且在AWGN信道下和瑞利衰落信道下通信系统性能分别有0.5 dB和0.7 dB的增益。      

一种新的基于特征向量合并的超宽带系统分集方案

针对超宽带系统在室内环境中面临严重的多径衰落问题,通常在接收端需使用RAKE接收机来收集多径能量改善性能。该文提出了一种新的分集方案,在发送端信号进行预处理,在接收端使用RAKE合并收集多径能量,同时给出了基于信道矩阵特征值估计的最佳合并权重和时延参数估计算法。理论分析和仿真结果都表明,该算法得到的输出信噪比总是大于传统的RAKE接收机输出信噪比。     

光束发散角对紫外LED散射通信接收能量的影响

为了更准确地研究紫外光的通信性能,针对紫外LED散射光通信中光能量传输特征,以及光束发散角对散射链路构成与接收光子能量有一定影响,采用多个LED组成阵列发射的方法,扩大光束与散射体的作用效应,分析了光束发散角对不同散射体作用时光子能量的变化关系,研究了紫外光散射通信脉冲调制方法与提高发射功率措施,提出了脉冲位置调制驱动阵列LED的解决方案,并进行了紫外LED散射通信系统室外传输测试。结果表明,在短距离通信中,大的散射角使得光对散射体的作用区域增大,散射效应明显,到达光接收端的光子数量增加;实际通信应用中,散射光通信具有较高的灵活性和实时性,可适当进行光学处理来优化光路结构。此结果为进一步增加传输距离和传输效果提供了正确的指导。     

光束发散角对紫外LED散射通信接收能量的影响

为了更准确地研究紫外光的通信性能,针对紫外LED散射光通信中光能量传输特征,以及光束发散角对散射链路构成与接收光子能量有一定影响,采用多个LED组成阵列发射的方法,扩大光束与散射体的作用效应,分析了光束发散角对不同散射体作用时光子能量的变化关系,研究了紫外光散射通信脉冲调制方法与提高发射功率措施,提出了脉冲位置调制驱动阵列LED的解决方案,并进行了紫外LED散射通信系统室外传输测试。结果表明,在短距离通信中,大的散射角使得光对散射体的作用区域增大,散射效应明显,到达光接收端的光子数量增加;实际通信应用中,散射光通信具有较高的灵活性和实时性,可适当进行光学处理来优化光路结构。此结果为进一步增加传输距离和传输效果提供了正确的指导。     

信源间全双工协作通信的空时编码算法研究

研究了具有三个全双工源节点的协作通信系统,为提升系统有效性和可靠性,提出了两种信源间全双工协作通信的空时编码方案。将正交空时码理论应用其中,可以有效利用空间分集增益,抵抗多径衰落,提高系统性能。方案分为共享兼传输阶段与协作传输阶段。在共享兼传输阶段进行信源间的信息共享同时也会向目的节点发送信息,在协作传输阶段,源节点间形成虚拟MIMO向目的节点发送信息。推导了系统各个接收端的中断概率,仿真结果表明,与现有源节点工作在半双工模式下的协作传输方案对比,该方案有效提升了吞吐量和中断概率性能,在中断概率为10-3时,该方案有1.5 dB左右的信噪比增益,与无协作传输对比,该方案有约8 dB左右的信噪比增益。      

基于网络编码的低信噪比多跳中继传输方案

针对传统的反馈机制在低信噪比多跳中继通信中时延较高的问题,提出了一种适用于低信噪比场景下多跳中继通信的编码传输方案.该方案在已构建的多跳中继模型上,通过马尔科夫链分析传输时间与编码参数的关系,并结合信道条件优化编码参数,以获取较短的传输时间.在编码参数的优化过程中,提出了"ε初始"搜索算法.该算法调整搜索的顺序,以提高搜索效率.仿真结果表明,在低信噪比多跳通信中,该方案有较短的传输时间,同时其优化算法也降低了计算量.     

多LED紫外光通信系统设计与性能分析

为了实现多LED紫外光通信系统,首先介绍了紫外光通信系统的理论知识,设计的发送端能采用直流驱动紫外光LED为光源,接收端采用滤光片和光电倍增管实现光电检测,详细介绍了紫外光通信系统相关电路的原理和设计方案,在不同条件下对系统进行了实验测试,并对通信距离和误码率进行了分析,随着LED个数及LED供电电流的增加,紫外光通信的传输距离增加,并且误码率减低,使得紫外光通信系统的性能得到了提高。结果表明:系统可以满足近距离无线紫外光通信在角度对准、空分复用及方便组网等方面的需求。     

基于多基色LED和OFDM的可见光通信系统

目前,基于单白光LED的光正交频分复用(OFDM)系 统结构的频谱效率(SE)成倍低于传统OFDM系统,为了提高SE,对多基色LED的宽带通信潜能进行了研究,在综合分析经典光OFDM 调制技术的基础 上,提出一种基于多基色LED和OFDM的可见光通信(VLC)系统。系统发射机采用 M基色LED作为发射天线, 并采用OFDM对二进制数据进行调制,调制后的多个复信号再通过二维复信号转 M维实向量信号的方法 和极性编码方法,驱动M基色LED发出复合光信号,接收机采用M 个前端设置有不同颜色滤波器的光 电二极管(PD)接收叠加复合光信号。仿真结果表明,在相同误符号率情况下,本文系统在加 性高斯白噪声环境和 实测信道条件下比经典的非对称限幅光OFDM(ACO-OFDM)的VLC系统大约有2dB的信噪比(SNR)增益。     

Temperature‐controlled light‐emitting diode lamp for photovoltaic rural applications

In recent years, interest in light‐emitting diode (LED) lighting has been growing because of its high efficacy, lifetime and ruggedness. This paper proposes a better adaptation of LED lamps to the technical requirements of photovoltaic lighting domestic systems, whose main quality criteria are reliability and that behave as voltage power supplies. As the key element of reliability in LED lamps is temperature, a solution is proposed for driving LED lamps using voltage sources, such as photovoltaic system batteries, with a control architecture based on pulse width modulation signal that regulates the current applied according to the LED lamp temperature. A prototype of the LED lamp has been implemented and tested to show its good performance at different temperatures and at different battery voltages. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

New type of optical fibre analogue SSB data communication system using edge‐emitting LED coupled to single‐mode optical fibre

This paper describes a single‐mode(SM) optical fibre SSB data communication system for use in place of power‐line data transmission. In the optical transmitter, SSB data is fed through the squarewave frequency (SWFM) modulator to the edge‐emitting LED (ELED) module. The light beam of the ELED module is fed to the SM optical fibre having a length of 12km. In the optical receiver, the light beam received through the SM optical fibre is detected by the PIN photodiode module, and fed to the SWFM detector to obtain the double‐pulse frequency modulation (DPFM) signal voltage. The DPFM signal voltage at the output of the SWFM detector is fed to the low‐pass filter (LPF) to obtain analogue SSB data. When the transmission was experimentally carried out, the spurious component was as low as −50–−70 dB and the SNR of SSB data as high as more than 65–70 dB. The optical transmitter and receiver were attached to the conventional analogue SSB data communication system to constitute a new optical fibre analogue SSB data communication system. During the field test utilizing the new system, the crosstalk and SNR were 60–70 dB and 60–70 dB on each channel, respectively. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于新型开关键控编码脉冲对的异步可见光定位方法

发光二极管(LED)照明的普及为高精度室内定位提供了一种绿色低成本的解决方案,作为最经济的LED调制方式,开关键控(OOK)由于开关速度、响应时间和节点间同步等的限制,存在定位精度差等问题。该文提出一种基于新型开关键控编码脉冲对的室内信标构造方法及其对应的异步可见光定位模型,各LED仅需按所提规则进行开关键控,光电探测器(PD)端可以获得最大后验概率准则下的最优位置估计。经验证,当信道(含LED和接收机)具有理想带宽、200 MHz和100 MHz带宽时,在30 dB的信噪比(SNR)条件下,终端以90%的概率使得定位精度分别可以达到6 mm, 7 mm和1 cm。在相同条件下,与异步码分多址(CDMA)进行定位、传统OOK基于指纹进行定位以及传统OOK基于接收信号强度进行定位这3种方法相比,该文提出的方法可以获得明显较好的定位效果。另外,当带内信噪比从30 dB恶化至15 dB时,终端的定位精度还能稳健地保持在厘米量级。     

Data Supply Voltage Reduction Scheme for Low‐Power AMOLED Displays

This paper demonstrates a new driving scheme that allows reducing the supply voltage of data drivers for low‐power active matrix organic light‐emitting diode (AMOLED) displays. The proposed technique drives down the data voltage range by 50%, which subsequently diminishes in the peak power consumption of data drivers at the full white pattern by 75%. Because the gate voltage of a driving thin film transistor covers the same range as a conventional driving scheme by means of a level‐shifting scheme, the low‐data supply scheme achieves the equivalent dynamic range of OLED currents. The average power consumption of data drivers is reduced by 60% over 24 test images, and power consumption is kept below 25%.     

Thermal investigation of LED array with multiple packages based on the superposition method

In this paper, the superposition method is used to investigate the complete temperature field of a light-emitting diode (LED) packaging substrate, based on the results of transient temperature rise measurements and the thermal resistance coupling matrix. The feasibility of use of the superposition method in an LED array with multiple packages has been proved first by temperature comparisons with the simultaneous operation of an array (5×5) of 25 high power LEDs mounted on a metal core printed circuit board (MCPCB). Compared with existing approaches, the superposition method will measure the internal temperature of chip directly, accurately and nondestructively. According to the relatively accurate and reliable self-heating and coupling temperature rise data, optimization scheme of LED lamp with multiple packages is proposed. The results show that increasing the heat source separation distance and improving the thermal conductivity of thermal interface materials will reduce the temperature rise and thermal non-uniformity.     

A SCHEDULING SCHEME WITH DYNAMIC FREQUENCY CLOCKING AND MULTIPLE VOLTAGES FOR LOW POWER DESIGNS

In this letter, a scheduling scheme based on Dynamic Frequency Clocking （DFC） and multiple voltages is proposed for low power designs under the timing and the resource constraints. Unlike the conventional methods at high level synthesis where only voltages of nodes were considered, the scheme based on a gain function considers both voltage and frequency simultaneously to reduce energy consumption. Experiments with a number of DSP benchmarks show that the proposed scheme achieves an effective energy reduction.     

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。     

自适应调制STBC-OCT预编码在MIMO-OFDM VLC系统中的研究

为改善多入多出正交频分复用(MIMO-OFDM)的可见光通信(VLC)系统的性能,提出将自适应调制、空时分组码(STBC)及正交循环矩阵变换(OCT)相结合应用于该系统中,设计并建立了一个2×2 MIMO-OFDM系统,来评估所提出的自适应调制STBC-OCT预编码方案的性能。在不同的调制方式、不同的编码方案下研究其误码率（BER）性能、峰均功率比(PAPR)性能、不同的直流偏置（DC）与驱动电压峰值(V_PP)下的BER性能。结果表明:与其它预编码方法相比,采用自适应调制STBC-OCT预编码方案能获得相对均衡且高的信噪比（SNR）值及更低的PAPR。当传输距离为0.5 m,DC为2.7 V、V_PP为2.7~2.8 V时所提方案能获得最佳的BER性能,并始终低于前向纠错(pre-FEC)门限7%的阈值3.8×10?3。该方案能够有效地克服MIMO-OFDM VLC系统带宽限制的问题并提供最佳的可靠性。