实时以太网视频的室内可见光通信系统研究

将LED照明和可见光通信技术结合,构建出基于室内实时以太网视频传输的可见光通信系统.系统发送端利用高速场效应管直接驱动控制光源,并结合以太网数据特征,采用UDP传输协议,对信号进行4B:5B和非归零反相编码(NRZI)相结合的编码.接收端采用基于FPGA的数字锁相环技术对光探测信号的时钟和数据进行恢复和提取.系统实现了室内1m距离的实时以太网视频可见光通信传输,促进了可见光通信技术的实用化.     

基于可见光通信的室内定位方法

可见光通信是利用白光LED（lighting emitting diode）固态光源在照明同时实现通信的新型绿色通信技术,基于可见光通信的新型室内定位方法具有室内传统无线定位方法难以替代的优势.文章介绍了基于可见光通信的室内定位方法研究现状,归纳总结了基于LED标签、接收光信号强度检测以及图像传感器成像3类可见光定位方法,详细分析了3种方法的基本原理,并对可见光定位方法的研究趋势进行了阐述.     

基于LED的可见光通信系统预均衡技术研究

目前发光二极管(LED)调制带宽一直是制约可见光通信(Visible-Light Communication,VLC)领域的一个瓶颈,一般普通的商用白光LED调制带宽只有几兆左右,严重制约可见光通信系统发展。基于提高LED的调制特性角度对可见光LED调制特性进行分析和实验论证。实验结果表明,通过基于FPGA产生信号通过预均衡驱动电路加载到蓝光LED,利用OOK-NRZ调制方式实现100Mbit/s速率,从而有效提高可见光通信系统中带宽问题。     

中科院基于荧光型白光LED实现610Mbps单路实时传输

正中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室承担的北京市科技计划课题"室内高速可见光通信系统收发器件与越区切换技术研发"已按计划完成。工业和信息化部所属中国泰尔实验室对该课题研究成果进行了单路实时610Mbps可见光通信测试。测试结果显示,基于1W荧光型白光LED和PIN探测器在OOK(通断键控)调制下单路实时通信传输平     

可见光通信中高阶调制格式研究

可见光通信（VLC）系统采用发光二极管（LED）作为光源,使得系统具有照明与通信的双重作用,从而极大地节约了能源。LED调制带宽有限是VLC技术发展的主要障碍,研究者们已经提出了用于扩展调制带宽、提高传输速率的多种技术,如蓝光过滤、均衡技术、多输入多输出（MIMO）技术、高阶调制格式、波分复用技术、离散多音调调制等。VLC系统的传输速率可以通过这些技术中的某种技术或者几种技术相结合得到大大提高。本文采用各子载波调制为MQAM的OFDM技术对可见光通信的影响,介绍了可见光通信系统,并通过SIMULINK仿真分析了MQAM调制的星座图,平均功率谱密度及误码率,进一步证明了高阶正交幅度调制（MQAM）可以调高频带利用率并降低误码率,采用256QAM调制频带利用率提高为16QAM调制的2倍。     

APSK调制在基于自适应OFDM的可见光 通信系统中的应用研究 

正交频分复用（OFDM）技术具有频谱利用率高、抗干扰性能好等优点,在基于发光二极管（LED）的可见光通信系统中得到广泛应用。为了减小LED非线性的影响,将幅度-相移联合键控（APSK）与OFDM技术相结合的传输方式引入可见光通信系统中。同时为了提高可见光通信系统的整体性能,实现系统带宽资源的充分利用,将OFDM调制与自适应技术相结合,即根据信道状况的不同,在各个子信道上使用相应阶数的APSK调制方式。文章介绍了3种典型的基于自适应资源分配算法的OFDM技术,并与基于相同阶数APSK调制的OFDM技术进行比较。仿真结果表明,APSK信号的包络要比QAM信号小,自适应OFDM技术的性能要明显优于基于相同阶数APSK调制的OFDM技术。     

可见光通信中光学天线的研究

可见光通信作为一种结合了照明与通信的新型无线通信技术,近几年成为一个研究的热点.光学天线是可见光通信系统中的重要组成部分,在优化光能分布、提高接收功率、提升系统信噪比和通信质量方面起重要作用.目前国内外对于光学天线的研究可以分为发射天线和接收天线两个部分.发射天线一般与LED光学设计相结合,按照配光方式可以分为准直型、均匀照明型和聚焦型等类型.接收天线采用复合抛物面聚光器、菲涅尔透镜等光学元件作为光学接收前端,主要目的是提高接收信号的功率.本文介绍了近年来国内外光学天线的研究进展,评价并比较了各种类型光学天线的光学性能,并对光学天线的发展趋势做出了展望.     

基于烟花算法的煤矿工作面VLC光源高度优化

针对煤矿工作面可见光通信系统中光源发光二极管(LED)导致接收平面光信号信噪比(SNR)分布不均匀的问题,提出了优化LED光源高度、提高工作面接收平面光信号SNR分布均匀性的新方法.可见光通信中接收点光功率与距离平方成反比,随着通信距离的改变,接收光功率变化明显,应用群体优化算法——烟花算法搜索每个LED光源高度,降低接收平面SNR波动,增加接收平面SNR均值,提高系统整体性能.结果表明:LED光源高度在0.85~3.00m范围内调节时,光接收平面SNR方差由2.16×104降低到1.08×10~4,SNR因子从32.703 4降低到16.678 4,SNR均值从44.967提高到62.390;LED光源高度限制在2.60~3.00m时,光接收平面SNR方差由2.16×104降低到1.61×10~4,SNR因子从32.703 4降低到22.693 1,SNR均值从44.967提高到55.850,有效改进了接收平面SNR均匀性和系统SNR性能.     

PDMA的可见光通信系统

提出了一种基于新型非正交多址接入技术——图样分割多址接入（PDMA）技术的可见光通信系统.PDMA技术可同时优化多用户可见光通信系统的发送端和接收端,实现非正交传输.在发送端,在相同的时域和频域资源内,为实现资源复用,需要将多个用户信号的功率域、空域、编码域进行单个或多个联合编码.接收端进行多用户检测时,采用消息传递算法优化可见光通信系统的整体性能.相比于正交频分复用多址接入技术,PDMA技术在支持用户数量方面能够提供150%的过载增益.对可见光通信系统进行了理论分析、模拟仿真和实验验证,实验结果表明,在有限的LED带宽约束下,当误码率达到10^-3时,传输距离可达120 cm.     

采用SC—FDMA技术的可见光通信信号峰均比研究

为了提高白光LED可见光通信系统的性能,实现有限带宽的高效利用,目前广泛采用具有较高的正交频分复用技术,在实际中易对设备和人眼造成伤害,本文介绍了一种具有较低峰值平均功率比的单载波频分多址技术。并模拟室内通信信道进行仿真,结果表明在相同信噪比情况下单载波频分多址技术具有更低的峰值平均功率比和误码率。     

采用SC-FDMA技术的可见光通信信号峰均比研究

为了提高白光LED可见光通信系统的性能,实现有限带宽的高效利用,目前广泛采用具有较高的正交频分复用技术,在实际中易对设备和人眼造成伤害,本文介绍了一种具有较低峰值平均功率比的单载波频分多址技术。并模拟室内通信信道进行仿真,结果表明在相同信噪比情况下单载波频分多址技术具有更低的峰值平均功率比和误码率。     

室内照明通信系统中的角度分集技术

作为室内高速无线局域网的一种可选技术,可见光通信仍然需要克服由背景光噪声及多径效应等因素带来的性能劣化.为研究角度分集的性能,文中首先提出了一种基于室内照明系统的可见光通信系统,并以此为基础,分析了以阳光为主的背景光噪声特性、由复杂室内环境造成的各向异性信道以及多径效应对系统性能产生的影响.再以角度分集技术作为解决方案,通过计算机仿真分析了其能带来的性能提升,比较了3种常用分集合并方式的性能差异.结果证明该技术可以有效改善系统性能.     

多波长可见光双二进制信号传输性能的研究

搭建了多波长LED可见光通信(Visible Light Communication,VLC)系统,采用了低通滤波器-光双二进制(Low Pass Filter-Optical Duobinary,LDF-ODB)的调制方案,实现了波长为450 nm、550 nm和650 nm的可见光信号10 m的传输距离,并分析了3种可见光信号的传输性能。仿真结果证明了光双二进制调制与解调技术应用于可见光通信系统的可行性。通过比较不同波长VLC系统的Q值、眼图、接收灵敏度等,结果证明:采用450 nm波长收发信号的系统,其接收灵敏度高于应用其余波长的系统;采用550 nm波长收发信号的系统具有最小的接收功率代价值。因此,在实际应用中,当系统接收灵敏度要求较高时,采用450 nm波长收发信号的方案具有优势;若同时兼顾接收功率代价值的影响,建议选择采用550 nm波长收发信号的方案。上述研究结果为VLC系统的调制、解调和多波长的实际应用提供了可参考方案。     

基于FPGA的码分多址基带通信系统

在介绍码分多址(CDMA)通信系统原理的基础上,提出了一种基于FPGA的CDMA基带传输系统的设计。该系统采用EDA技术中自顶向下的设计方法,将CDMA基带通信系统中主要硬件的功能通过编程方式制作在FP-GA芯片上。文中详细地介绍了系统中各个主要模块的设计思路、工作原理以及仿真结果。该设计简化了系统的外围电路,节约了成本,增大了系统的通信容量,提高了系统抗干扰能力。     

LED可见光无线通信的现状和发展方向

LED照明具有节能、可靠、使用寿命长等特点,被认为是下一代主流照明技术。LED照明与光无线通信技术相结合,构建出LED可见光无线通信系统。简要介绍了LED可见光无线通信技术在国外的研究现状,分析了它的关键技术,并从应用角度出发阐述了LED可见光无线通信技术的发展趋势。     

基于可见光通信的门禁系统

可见光通信技术具有传输速率快且绿色环保不受电磁干扰的特点,可以解决传统的密码门禁、刷卡门禁、生物识别门禁在比对效率以及安全性能方面的不足。本研究将可见光通信技术与门禁技术结合起来设计了一种基于可见光通信技术的门禁系统。该系统用单片机存储及处理密码信息,以PWM调光方式利用LED传送密码信息并用光敏二极管接收光信号实现密码信息的传输。经过实际测试及分析,该系统可正常工作,无误判情况且比对效率较高。     

水下激光通信技术的发展现状及趋势

水下激光通信技术是一项新的水下通信技术,由于蓝绿光在海洋中的衰减比其它光波段小很多,最适合用于进行水下光通信.水下激光通信技术的发展伴随着光通信设备的发展,本文介绍了两种类型的光通信设备,在此基础上提出了未来水下激光通信技术的发展方向和趋势.     

一种数字通信系统中的基带信号成形技术

在现代通信技术中,为了适应高效利用频带资源的发展要求,提高通信系统的有效性、可靠性和实用性,迫切需要高质量、高效率的基带信号成形技术。根据软件无线电发展的方向和要求,介绍了通过对基带信号处理来提高频带效率,减少或消除无符号码间干扰(insigninterferer,ISI)的有效方法;提出了一种具有可操作性的全数字化升余弦(risecosine,RC)滤波器,着重分析了该滤波器的实现方案和性能,并给出了其仿真和现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearry,FPGA)硬件设计结果;该技术对当前数字通信系统中基带信号成形技术的理论和实现具有一定的参考价值。     

基于粗糙集改进的KNN级联均衡器抑制LED非线性研究

针对LED非线性响应导致可见光通信性能严重下降的问题，提出基于粗糙集理论改进的k最近邻(KNN)算法，并与最小均方(LMS)算法相结合，设计了级联均衡器。首先，根据接收端星座点分布特征，将训练集数据空间划分为不同的区域，并对不同区域采用不同的分类策略，从而降低了传统KNN算法的计算复杂度；然后，提出将LMS均衡器与改进的KNN均衡器相结合。第1级LMS均衡器有助于降低样本点的弥散度，为提高第2级改进KNN均衡器的分类准确性和减小计算复杂度提供了条件；最后，采用蒙特卡罗方法对系统进行了仿真实验。实验结果表明，改进KNN算法的复杂度约为传统KNN算法的1/9,且不会牺牲分类准确性。同时，使用所提的LMS算法和改进KNN级联均衡器能显著改善可见光通信系统的性能。     

基于LED光通信的按需路由协议实现

目前LED（Light Emitting Diode）光通信协议仅局限于点对点的短距离通信,为了延长室内点与点之间的通信距离,设计了基于按需路由算法的光通信协议,并组建了自组织自恢复室内无线局域网系统。对室内两节点经过两次路由选择的通信过程进行了仿真验证与系统测试。结果表明,收发单元使用点对点半双工可靠通讯方式,测试两节点间通讯速率达到30 bit/s,实现了光照空间范围内传感数据的自适应路径选取与可靠路由传输,通信距离约是点对点短距离直接通信的3倍。