基于先进调制的高速可见光通信技术

基于发光二极管(LED)调制带宽限制了可见光通信(VLC)系统传输速率这一问题,从VLC系统的先进调制技术出发,探讨了类平衡-正交频分复用、无载波幅相调制和频域均衡单载波调制3种调制技术。对这3种调制技术原理和实验结果的分析与讨论,验证了先进调制技术在提升VLC系统传输容量上的可行性。     

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。     

强度调制非线性外差检测光通信系统及其性能

本文提出一种采用光强度调制非线性外差检测的传输方案。分析表明,采用非线性外差检测,用谱线宽度为几十兆赫的单纵模DFB或DBR半导体激光器作为发射和接收本振光源,PSK和DPSK系统的误码性能比通常的外差PSK和DPSK光通信系统的理想(零谱线宽度)散弹噪声性能(极限)约差6dB。这种系统不需采用其它谱线窄化措施,性能比直接检测系统在码速100Mbit/s时改善约7～13dB,在1Gbit/s时改善约10～21dB。     

基于FPGA无线光通信PPM调制解调的设计

调制与解调是无线光通信中的一项关键技术。目前的无线光通信系统大多设计为光强度调制/直接检测(IM/DD)系统。开关键控(OOK)作为最早的调制方式由于易于实现而被广泛使用。但OOK调制功率效率和带宽利用率有限,易受大气噪声影响。为了进一步提高数据传输效率,提出了脉冲位置调制(PPM)技术,它具有较高的平均功率效率,较强的抗干扰能力,能够较好地满足信号传输要求。通过使用QuartusII12.0软件,编写Verilog代码并反复调试,实现了4-PPM设计。     

2ASK可见光通信系统的硬件设计与实现

可见光通信(VLC)是一种基于白光发光二极管(LED)的新颖无线光通信技术,它能够将照明以及通信两大功能合二为一。为了提高传输距离,考虑到白光LED本身带宽有限,提出一种二进制振幅键控(2ASK)调制预处理方案,设计与实现了相应的LED调制发射、解调接收系统。分模块阐述了系统各部分的原理与电路结构,并且在硬件实验中探究该通信系统的性能。结果证明,在调制信号频率为50 k Hz时,该系统最大不失真传输距离达到503 cm,满足低速、较长距离通信的要求。     

脉冲宽度调制的可见光通信系统研究

提高短距离无线通信的速率与精度,设计了基于脉冲宽度调制的可见光通信系统。向系统内输入待传输数据,由系统内发射模块的信号源接收此数据,并向调制单元发射其数字信号,调制单元结合脉冲宽度调制与脉冲振幅调制两部分,对该数字信号实施振幅与宽度调制,并向LED驱动器发送调制后信号,LED驱动器接收此调制信号,并驱动LED阵列以对应可见光信号传输该调制信号;由系统内接收模块的光电探测器检测到此可见光信号,转换成电压信号,并经放大与滤波处理后,传输至模数转换器转换该放大电压信号为数字信号,由解调单元解调该数字信号,得到原始传输数据输出,完成此待传输数据的短距离可见光无线通信。结果表明,该系统可实现不同形式数据信息的通信传输,平均传输比特率可达到67.031 Mbit/s,传输后所得数据几乎与原始数据吻合,数据的传输速率与传输精度均较高,实际应用效果理想,能够保障短距离无线通信的高速率与高精度。     

CAP-DPIM可见光混合调制方案

针对可见光通信系统传输性能问题,文章提出了一种无载波幅度相位(CAP)调制与数字脉冲间隔调制(DPIM)结合的混合调制方案。该方案分别利用两者频谱效率和功率效率较高的特点,发送端在脉冲间隔调制的脉冲时隙加载直流偏置光CAP(DCO-CAP)信号,实现混合调制信号的并行生成,接收端通过门限检测和最大似然检测完成混合调制信号的串行解调。推导了室内可见光高斯信道下混合调制方案的误码率(BER)及误帧率(FER)解析表达式。此外,从频谱效率和FER两方面对比分析了该混合调制方案与传统DPIM及DCO-CAP方案的性能优劣。数值仿真结果表明:当频谱效率相同时,混合调制方案较单一调制有更高的可靠性。     

SUC检测下的新型VBLAST调制方案性能分析与研究

设计了一种应用于VBLAST系统的新型调制方案,来改善系统接收端作连续干扰抵消(SUC)检测时出现错误传播导致系统传输可靠性下降的问题.在该调制方案中对先检测的信号选用抗噪声性能高的调制方式(例如二进制相移键控调制),而对后续检测的信号逐步选用频带利用率较高的调制方式(例如多进制调制),从而降低先检测的信号对后检测的信号的影响.分析与仿真结果表明,采用该方案的系统在不降低系统传输有效性的条件下,接收端作SUC检测时的传输可靠性有了一定程度的提高.     

无线光通信中PPM的RS级联编码调制研究

在脉冲位置调制(PPM)直接检测光通信系统中插入RS级联编码构成一种新的PPM光通信系统(RS-PPM),该方式对PPM直接检测光通信系统进行了改进,并用Mat l ab对编码系统和未编码系统的误比特率进行了仿真比较,仿真结果表明,基于RS级联编码的PPM系统具有较好纠错和抗干扰能力。     

基于U-OFDM的室内可见光通信系统调光控制方法

作为未来短距离无线通信有效可选方案的可见光通信,照明控制是其面临的主要挑战之一.在分析了采用连续电流调节(CCR)和脉冲宽度调制(PWM)两种调光控制技术的OFDM系统工作原理的基础上,提出了一种新的室内可见光高速通信调光控制系统设计方案.该方案将照明应用中的两种调光技术引入到功率效率高、误码性能好的单极性光OFDM(Unipolar OFDM)系统中,在提供良好传输性能的同时实现了照明信号的连续调节和线性调节功能.仿真实验表明,提出的方案调光控制性能与非对称消波光OFDM (ACO-OFDM)系统接近,而误码性能则优于后者,即U-OFDM调光控制系统可在不牺牲照明质量的同时获得更好的误码性能.     

大气光通信联合调制传输系统的应用研究

针对无线光通信(WOC)技术高频谱效率以及低误码率的需求,文章提出了一种脉冲幅度调制(PAM)与脉冲位置调制(PPM)联合的调制方法,在传统调制技术的基础上充分利用无线通信带宽资源提高了传输速率。系统采用空域映射(SM)方式将不同幅度脉冲映射至特定激光器,并通过映射关系完成多链路分层传输。与传统单调制方式相比,联合调制技术通过编码机制的协调配合,利用脉冲的幅度以及所在时隙位置的变化来传递信息。实验测试证明,采用联合调制分层传输技术,通过同时发送和检测每个数据脉冲的时隙位置及幅度信息,不仅提升了系统频谱效率和传输速率,误码性能也得到了有效改善,实验结果为后续应用研究提供了一种新的技术途径。     

色/频/空三维资源复用的室内可见光非直流偏置OFDM系统性能研究

提出一种新的室内可见光非直流偏置正交频分（Non-DC-Biased Orthogonal Frequency Division Multiplexing, NDC-OFDM）复用系统,该系统采用多个颜色LEDs作为光源,在保证高传输可靠性的同时可以维持环境光的稳定。将空间调制和同色异谱调制结合并应用到室内可见光OFDM通信系统中得到一种新的适用于室内可见光通信系统的NDC-OFDM传输方案,该方案具有OFDM、空间调制和同色异谱调制的优势,适用于高速室内白光通信系统。仿真结果表明所提出的NDC-OFDM室内可见光传输系统与传统的直流偏置光OFDM （DC-biased Optical OFDM）和非对称限幅光OFDM （Asymmetrically Clipped Optical OFDM）相比具有更好的优势,并且与其它NDC-OFDM室内可见光传输方案相比,对于OFDM信号高峰均功率比引起的光信号非线性畸变问题,本文提出的多色LEDs NDC-OFDM室内可见光传输方案除了具有更好的鲁棒性外,还不会产生光强度波动。     

中短距直接检测光传输系统调制及均衡技术综述

为适应不断增长的带宽需求,未来中短距直接检测光传输系统向高速大容量以及低成本方向发展已成为必然趋势。文章首先综述了灵活收发机中常见的频谱有效的调制格式和适应不同传输场景的双边带和单边带调制方法;其次,针对高速中短距直接检测系统中各物理层损伤日益严重的问题,总结分类了常见的抑制损伤的均衡技术。此外,还总结了未来中短距直接检测系统的几个重要的研究方向。     

基于PM 的多功能超宽带调制技术的研究

基于相位调制器(PM)级联高斯带通滤波器,提出了一种超宽带(UWB)多功能调制方案,可以实现通断键控(OOK)、脉冲极性调制(PBM)和脉冲形状调制(PSM)。该方案结构简单,只需单个光源,利用率较高,仅改变比特序列发生器(BSG)的编码就可实现三种UWB调制格式间的灵活切换;产生的三种信号只包含一个波长,在光纤中传输时无需复杂的非线性控制和色散管理。使用光通信软件Optisystem进行模拟,研究了光源功率、调制速率以及两支路PM和滤波器系统误差的影响,对OOK、PBM和PSM信号的传输性能进行了分析。结果表明,光源功率和调制速率在一定范围内变化时,可以获得性能最佳的UWB调制信号。     

基于DCO-OFDM与PAM-DMT的混合传输系统性能研究*

针对可见光通信(Visible Light Communication,VLC)系统中传统非对称限幅光正交频分复用(ACO-OFDM)及直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)系统存在的不足,提出了一种基于DCO-OFDM与脉冲幅度调制-离散多音频调制(PAM-DMT)混合技术传输方案,并给出了一种接收端低复杂度信号检测算法.该混合传输系统不仅可以通过改变调制方式以得到更为灵活的数据传输速率,还可以在相同数据速率下叠加较小的直流信号.最后通过蒙特卡洛仿真验证了所提设计的有效性.     

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。     

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。     

一种频谱高效的可见光混合调制方案

为提高室内可见光通信系统传输性能，提出一种基于广义空间调制技术（GSM）的无载波幅度相位（CAP）-数字脉冲间隔调制（DPIM）混合方案。该方案基于空-时域联合思想，在信号域内将CAP信号加载到DPIM时隙脉冲上构建混合调制信号，在光空域内通过GSM技术同时激活多根天线进行信息传输。推导了可见光高斯信道下GSM-CAP-DPIM混合系统的误帧率理论表达式，仿真验证了解析式的准确性，探究了不同空时域参数选择对系统误帧性能的影响。实验结果表明：频谱效率相同时，GSM-CAP-DPIM混合系统的可靠性优于传统混合调制系统。     

可见光混合二维CAP-DPIM调制

为了提高基于白光LED的可见光通信系统传输性能,本文围绕提高频谱效率及可靠性展开研究,提出一种兼顾功率效率和频谱效率的混合调制方案。该方案采用无载波幅度相位调制(CAP)与脉冲间隔调制(DPIM)相结合,发送端在DPIM的脉冲时隙上加载直流偏置CAP信号(DCO-CAP),生成混合调制信号,接收端采用提出的修正硬判决检测算法及最大似然检测完成混合调制信号的串行解调。考虑室内环境光的影响,推导了基于Lambertian光照模型并在高斯信道下二维DCO-CAP-DPIM方案的误比特率(BER)及误帧率(FER)解析表达式,仿真实验验证了理论解析式的准确性以及提出的修正 硬判决检测算法的有效性。对于8m×6m×3m实验场景,通过数值仿真,分析对比了DCO-CAP,以及不同混合调制在相同频带利用 率下的性能,结果表明:当频谱效率相同时,混合二维DCO-CAP-DPIM调制系统较单一调制可靠性提高2－12dB。且调制参数相同时,基于硬判决的修正算法使系统可靠性提高5dB。     

基于脉冲位置调制的无线光通信多级编码调制及其多阶段解调译码算法

针对无线光通信脉冲位置调制(PPM)与信道编码的结合应用,提出了一种多级编码调制方案,利用多级编码的多级标签结构,将PPM符号所对应的分组比特分拆到不同子码通道的码字中,同时结合PPM的信号集分割和极大似然检测解调方法,推导了方案的多阶段解调译码算法。在弱湍流大气条件下的仿真分析表明,PPM多级编码调制相对单级编码调制在误码率10-6下获得0.85 dB以上的增益,且可实现对不同重要程度信息段的不等差错保护。在分量码码型给定的条件下,按纠错能力逐级配置分量码并采用所推导的多阶段解调译码,可为系统提供更好差错性能,优于直接的并行译码方法。