水下可见光通信关键技术研究

本文从如何保障水下可见光通信速率、通信距离、可靠性方面提出了一系列关键技术,应用该关键技术的水下通信系统具有距离远、速率高、稳定可靠的优点,可以广泛应用于军工、工业、商业、消费等领域。     

基于OLED的可见光通信实验性能研究

基于有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)发光的基本原理与特性,设计了一种适用于OLED的可见光通信均衡电路。实验探究OLED的光照度随驱动电流和空间距离变化的特性、伏安特性和频率响应,并与LED相关特性做对比,绘制特性变化曲线,给出对比实验结果。测得实验所用UIV牌OLED的3 dB带宽约为85 kHz,验证了OLED作为光源进行可见光通信的可行性,为开设物联网通信创新性、研究性实验教学项目提供了方案。     

可见光通信与电力线融合技术研究

研究了将可见光通信与电力线通信技术相结合的一种新的覆盖方式;建立了可见光与电力线混合系统的仿真平台,并对其性能进行了验证。     

基于室内可见光的通信系统性能优化分析

阐述可见光通信特点,基于发光二极管为核心的新型无线光通信技术。探讨影响白光LED传输性能的因素,白光LED传输性能的关键技术,从而提升白光LED传输性能。     

基于白光LED的可见光通信研究进展

白光LED将成为未来主要的照明光源, 这使得基于白光LED的可见光通信(VLC)在通信网络中具有一定的优势。介绍了可见光通信系统的优势及发展概况, 分析了包括通信速率的提高、全双工通信的实现以及与现有通信网络互联等关键技术, 综述了可见光通信技术的应用现状, 并展望了可见光通信技术的应用前景。     

基于白光LED的可见光通信研究进展

白光LED将成为未来主要的照明光源,这使得基于白光LED的可见光通信(VLC)在通信网络中具有一定的优势。介绍了可见光通信系统的优势及发展概况,分析了包括通信速率的提高、全双工通信的实现以及与现有通信网络互联等关键技术,综述了可见光通信技术的应用现状,并展望了可见光通信技术的应用前景。     

白光LED可见光通信及其关键技术研究

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。基于LED比荧光灯和白炽灯切换速度快的特性,用室内照明的白光LED光源作为通信基站进行信息无线传输的技术,就是现在国内外研究的热点技术-可见光通信技术。文章简要介绍了白光LED可见光无线通信技术在的研究现状,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。     

可见光通信中融合VOOK和分层OFDM的高效频谱混合调制方法

为了满足可见光通信(VLC)的照明和高速率数据传输的双重需求,该文提出一种融合可变开关键控(VOOK)和分层正交频分复用(OFDM)的高效频谱混合调制。首先针对分层OFDM调制方法设计了相应的VOOK信号,避免了VOOK对分层OFDM信息传输的干扰。然后,为了保证混合调制信号工作在发光二极管(LED)的线性区间,提出一种全新的重构分层光OFDM(RLO-OFDM),并构建VOOK-RLO-OFDM混合调制方法,实现了调光控制和高效频谱数据传输的双重功能。混合调制能够并行地进行VOOK和RLO-OFDM的信号检测,同时,RLO-OFDM的信号检测可以采用标准的OFDM接收机,无须依赖串行干扰消除方式,显著地降低了接收复杂度和处理时延。仿真结果表明,所提方法能够实现线性调光控制,且具有高效的频谱效率。     

支持终端晃动的多光源可见光通信系统有效容量研究

作为下一代网络的重点候选技术,可见光通信(VLC)以其超高的传输速率有望提供严格的时延服务质量(QoS)保障。现有VLC研究大多假设终端在接收信号过程中始终保持垂直向上。然而,在实际VLC系统中,终端晃动将对接收端入射角产生较大的影响,从而对VLC的信道增益与传输速率产生影响。该文针对统计时延QoS约束下多光源VLC系统晃动终端的可达传输速率展开研究。首先,基于3维离散时间马尔可夫链,提出VLC终端3自由度晃动模型,从时间相关性的角度刻画了VLC终端的随机晃动过程;其次,将终端晃动下多光源VLC系统的矢量传输过程映射为马尔可夫式服务过程,基于有效容量理论,研究支持终端晃动的VLC系统在统计时延QoS约束下的可达传输速率;最后,通过仿真实验说明了终端晃动对VLC系统容量的影响并验证了所推导有效容量的准确性。     

基于多LED的高精度室内可见光定位方法

针对可见光室内定位问题,该文基于接收信号强度(RSS)定位技术,提出一种利用多个LED发射端实现室内定位的方法,即MLED-RSS定位算法。该方法在充分考虑LED拓扑结构对定位性能影响的基础上,利用部署在室内的多个LED,合理选择其中3个LED作为发射节点,采用改进的三边定位法获得定位目标位置信息。定位算法可以有效地解决可见光定位存在的遮挡效应。仿真实验表明,MLED-RSS算法可以实现高定位精度。     

可见光与射频聚合系统稳健波束成形设计

该文首次研究了可见光通信(VLC)与射频(RF) 聚合系统稳健波束成形设计。具体来说,在VLC和RF信道状态信息(CSIs)都不完美的情况下,该文提出了稳健波束成形设计方案,研究了同时满足最小速率要求和调光控制约束的总传输功率最小化问题。然而,稳健波束成形设计问题存在无限多的约束,这是难以处理的。通过半正定松弛(SDR),首先对非凸原问题进行松弛,然后利用$\mathcal{S}$引理将其重新表述为凸半正定规划(SDP),用内点方法可以有效地求解。最后,数值仿真结果验证了所提稳健VLC-RF聚合系统的鲁棒性和有效性。     

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。     

基于改进免疫粒子群优化算法的室内可见光通信三维定位方法

针对室内可见光通信中3维定位精度不高和定位时间较长的问题,该文提出基于改进免疫粒子群(IIMPSO)算法的室内可见光通信(VLC) 3维定位方法。通过分析室内多径效应,选取合适的视场角(FOV)以减少反射影响,同时完善了倾斜状态下的定位模型,并采用卡尔曼滤波算法以降低环境干扰对接收功率的影响,在此基础上与改进的免疫粒子群算法相融合。仿真结果表明,在5 m×5 m×3 m的室内环境中,该文所提出的3维定位系统平均定位误差为0.031 m,定位时长为2.3 s。与现有的3维定位系统进行比较,其定位精度与收敛速度均得到明显改善。

     

基于组合索引与欧氏距离相结合的OFDM-IM可见光通信系统研究

直流偏置光正交频分复用系统(DCO-OFDM)存在较高的峰均比(PAPR)、易受多径干扰和噪声频偏等影响。因此该文将载波索引调制(IM)引入DCO-OFDM中,提出适合可见光通信(VLC)的DCO-OFDM-IM调制方案。该方案采用基于组合索引与欧氏距离相结合的信号映射约束模型对子载波进行分块组合索引,不仅可在信号域使用传统星座调制传递信息,还可通过频率域利用载波索引额外携带信息,有效改善了系统峰均比及误码率性能。推导了DCO-OFDM-IM系统的理论误码率(BER),利用蒙特卡罗方法对其进行仿真验证。结果表明：相对传统DCO-OFDM系统,当子载波数为256,调制阶数为4,系统误码率为10^–3时,DCO-OFDM-IM系统所需信噪比平均改善了约2 dB;当误码率为10^–3时,采用组合索引与欧氏距离相结合的算法较随机选取载波组合系统所需信噪比平均改善约2 dB;当系统互补累计分布函数(CCDF)为10^–1时,DCO-OFDM-IM原始信号峰均比比DCO-OFDM下降了约2.4 dB。     

可见光通信中的无载波位相调制技术

为了保证可见光通信(VLC)系统能够为智能终端提供高速率、低能耗的数据传输服务。该文基于脉冲位置调制(PPM)技术,提出了一种新型的无载波位相(CPP)调制技术,即通过运用正交滤波器提高了PPM的传输速率。而针对采用CPP调制在VLC系统中功率效率显著降低的问题,提出了全新的时变偏置有效地降低了系统的功耗。最后仿真结果表明,采用时变偏置的CPP系统同采用直流偏置相比,在获得相同BER性能且带宽受限的情况下可以节省2 dB的信噪比。而同时考虑信号时隙之间的相关性,时变偏置可以进一步提升约1.5 dB的BER性能。     

基于SVM的广义空移键控可见光通信系统信号检测算法

针对室内广义空移键控(GSSK)调制的可见光通信(VLC)系统,该文提出一种基于支持向量机(SVM)的机器学习信号检测算法。在一般的VLC系统中,极大似然(ML)检测是最优检测算法,但是ML检测算法具有很高的计算复杂度。为了解决此问题,该文利用机器学习中的SVM分类思想实现对系统接收端的信号检测,以在保证信号检测正确率的情况下,降低计算复杂度,提高GSSK-VLC系统的信号检测效率。仿真结果表明,该文提出的针对室内GSSK-VLC系统的SVM信号检测算法与ML检测算法相比,在具有接近ML的误比特率(BER)性能的同时,计算复杂度明显降低,有效提升了系统的检测性能。     

可见光多维无载波幅度相位调制系统

针对室内可见光通信调制技术和多用户接入问题,该文基于直流偏置和极性编码信号单极化思想提出两种系统复杂度低、频带利用率高的可见光多维无载波幅度相位(DCO-MCAP, U-MCAP)调制方案。首先利用最大最小优化算法构建无频谱泄漏的频域目标方程,采用完全重建(PR)条件作为非线性约束方程,求取时域正交的多维CAP滤波器组,然后分别采用添加直流偏置和零值位置极性编码实现信号单极性,以满足可见光通信强度调制/直接检测的要求。基于朗伯辐射模型,可见光背景噪声建模为加性高斯白噪声(AWGN),推导了DCO- CAP/MCAP, U-CAP/MCAP 4种调制方案的误符号率理论解,仿真验证了其准确性。在5 m5 m3 m的室内场景下,仿真对比分析了2维、3维、4维可见光CAP调制系统的频带利用率、误码率等性能。结果表明,相同星座尺寸时,多维CAP调制的误码性能明显优于传统2维;相同频带利用率时,3种维度系统误码性能相近,可见光多维CAP调制为多用户接入提供可能性。此外,讨论了信道参数对可见光CAP系统的影响,发射机辐射角与收发信机之间距离都与信噪比损失呈现出正相关性。