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。     

基于预失真四进制辐移键控调制的可见光通信系统

白光LED不仅可以用来照明还可以作为通信系统的光源,近年来随着光电器件性能的提高,室内可见光通信系统的研究成为热点。但照明用白光LED受自身器件特性限制,有效带宽仅为1MHz,为了在有限的带宽内提高通信速度和通信质量,设计了一种预失真的四进制辐移键控(4ASK)调制方案。在系统的发射端采用RC均衡和预失真电路,用以缓解LED带宽不足的情况;通过模拟实验得到最优化的参数后,搭建了可见光通信(VLC)传输系统的硬件电路。实验结果表明,在1m的传输距离内,系统最快传输速率可达到20MHz/s,误码率(BER)小于10-6。     

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45.8kbit/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。     

荧光LED通信系统线性失真测量及其补偿

为了改善线性失真对荧光LED通信系统性能的影 响,首先建立了通信实验系统, 采用网络分析仪测量了通信系统的幅频响应,分析了线性失真特性。根据通信系统线性失真 的测量结果,设计了一、二、三阶高通滤波器作为线性失真补偿电路,将其与荧光LED通 信系统级联,分别测量了级联后系统的幅频响应。结果显示,采用三阶补偿电路后,荧光 LED通信系统的线性失真得到了明显改善,系统增益的衰减幅度由补偿前的50dB(0.3~6MHz)降低为三阶补偿后的20dB(0.3~45MHz)。为了确保通信系统具有相对平坦的增益 特性且要求系统增益的波动小于10dB时,系统的通频带宽度可从补 偿前的1.8MHz提高到 三阶补偿后的41MHz (范围为3~44MHz),增 大了约23倍,且在此频带范围内,系统具有 相对较大的增益(约为－30dB)。因此,补偿荧光LED通信系统的线 性失真,可以很好扩展通信系统所需的通频带宽度。本文的实验和分析可为进一步优化系 统参数及改进通信性能提供参考依据。     

基于LED 灯的室内可见光通信系统仿真分析

白光LED灯几MHz到几百MHz的调制带宽使其在照明的同时兼具通信功能。首先提出了照度均方差最小化准则来设计LED灯在室内的布局问题,分别考虑了不包含墙壁反射和包含墙壁反射两种情况下对室内照度分布的影响,分别给出了两种情况下白光LED灯的最优布局。然后分析了室内视距链路(不包含墙壁反射)和非视距链路(包含墙壁反射)下的室内照度分布、接收功率分布以及信噪比分布。非视距链路相对于视距链路来说,室内照度分布和接收功率分布明显增加,但是信噪比明显下降,这主要是由于非视距链路下墙壁反射产生的码间干扰所致。     

基于白光LED的可见光通信系统研究

针对白光LED可见光语音通信问题,设计了9W白光LED通信系统,实现了300～ 8000Hz语音信号的传输.首先给出了基于UART的通信系统设计方案,然后制作了白光LED的可见光通信系统硬件装置,最后以该硬件装置为基础进行了单片机程序设计.经过测试,该系统通信距离为36cm,串口波特率为227kb/s,输出语音功率为0.7W,达到了设计要求.     

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。     

可见光通信中自适应DFT-spread-OFDM性能研究

综合考虑可见光通信(VLC)中LED灯调制带宽受限及 非线性效应等问题,提出采用离散 傅里叶变换(DFT)-spread-OFDM与自适应调制OFDM相结合的一种自适应DFT-spread-OFDM ,保证通信可靠性的同时, 提高通信速率,通过仿真与实验相结合的方式,研究对比了自适应DFT-spread-OFDM与常 规 DFT-spread-OFDM及常规自适应调制OFDM之间的优劣。仿真和实验结果表明,自适应 DFT-spread-OFDM,能够取得良好的综合性能,较常规DFT-spread-OFDM能够实现更高速 率的通信,较常规自适应调制OFDM能够取得更佳的峰均功率比的(PAPR,peak-average power radio)性能。     

基于51单片机的LED可见光通信系统

LED可见光通信是应用前景非常广阔的新兴无线光通信技术.根据可见光通信原理,组建了基于STC89C52RC单片机的LED可见光通信系统,发射板和接收板具有较小体积和较低成本.系统链路采用直射式形式,光强度调制——直接检测技术,通过对白光LED的高速调制,利用串口调试软件验证了PC机间的LED可见光通信.实验结果表明,系统在PC机间能够实现简单的单工数据通信.     

可见光控门禁的研制

可见光通信作为一种无线光通信技术,是目前短距离无线通信技术研究领域的一个热点方向。本文将该技术应用在无线控制门禁的研究和设计。设计制作了可见光控门禁的光钥匙和光控锁,分析测试了白光发光二极管(LED)和光电二极管(PD)在中、高频段的光电转换特性,并结合测试结果编写了可见光控门禁的光密码的发送、接收和调制解调、编解码以及门禁控制程序等。门禁工作采用10kHz的开关键控-不归零码(OOK-NRZ)的调制白光,收发效果稳定,抗电磁干扰、安全性高和功耗低,通信距离适中,有很好的应用推广价值。     

可见光室内定位技术研究进展

可见光赋能的定位技术具有无电磁辐射、成本低、精度高、安全性高、不易受电磁干扰等优势,故近年来可见光室内定位技术(Visible Light Indoor Positioning, VLIP)受到了学界和业界的广泛关注。为了展示VLIP的研究进展和发展全貌,阐述了VLIP的系统架构及相关通信技术,对VLIP基础定位方法及其相关辅助定位技术进行了详细地梳理、分类和对比分析,针对VLIP当前面临的挑战分析了潜在的解决方案,展望了VLIP未来研究方向。     

高码率无线红外室内传输系统的噪声抑制

主要讨论室内的高码率红外漫射通信;系统在背景光噪声以及障碍物下的性能。系统使用NRZ的OOK调制,在室内环境下,对系统最大的影响来自由荧光引起的噪声,这种噪声存在直流到500kHz的范围里。克服这种噪声的有效方法是把前置放大器的输出通过一个高通滤波器。但这又会发生基线偏移(baseline wander),若使用线性编码或者使用在接收器上活性基线恢复可去除基线偏移。     

基于白光LED的可见光通信系统及其实现

研究基于LED新型环保光源,利用OptiSystem软件搭建了一套可见光通信系统,并通过仿真对其进行性能分析,使得可见光系统在提供照明功能的同时,还可以把信号调制到LED可见光光束上进行数据传输,从而实现安全性更高、数据率更高的白光LED可见光通信。     

高码率无线红外室内传输系统的通信性能

讨论仿真室内的红外漫射通信系统,并观测在提高系统传输码率情况下无线红外室内通信系统的性能。系统使用NRZ的OOK调制,在室内环境下,采用漫反射传输会导致多径效应,而多径传输又必然会带来码间干扰,因此采用均衡器来减弱码间干扰对系统性能的影响。仿真结果显示高码率无线红外室内通信的可行性。     

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。     

基于可见光通信的一对多视频广播系统

利用自主研发的软硬件搭建了基于可见光通信(VLC )的一对多视频广播系统。通过传输流(TS,transport stream)音视频数据流解决了通信信道 不可靠的问题,通过广播流量控制算法和控制指令的设计解决了多媒体数据广播传输时服务 器和客户端速率不匹配带来的超大缓存需求问题。可见光收发模块采用荧光型LED和PIN探测 器作为光源和探测器。系统拥有蜂窝网络结构,每个蜂窝可以有多个用户,客户可以同时接 收广播信号且不会相互干扰。通过实验实验证了系统的可行性。测试结果表明,本文系统支 持1对多的1080P视频数据光学无线广播传输,每个用户的接收带宽为 2Mbit/s,传输距离为2m。     

基于编码和干涉效应的可重构UWB信号产生

提出了一种基于不同编码方案和马赫-曾德尔干涉(MZI)效应的可重构超宽带(UWB)信号产生方案。仿真和实验结果表明,仅仅通过改变编码器的编码规则,即可实现正、负高斯单边带(monocycle)脉冲和正、负近似高斯双边带(Quasi-doublet)脉冲。     

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.