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。     

基于OFDM调制的可见光通信系统的导频设计

研究了基于正交频分复用(OFDM)调制的可见光通信(VLC)系统的导频设计方法.针对室内可见光通信信道特性,研究了导频数目对于信道容量的影响,从理论上给出了导频间隔与信道容量下界的关系式.在此基础上,建立了基于OFDM调制的可见光通信实验系统,并以上述理论关系式作为导频数目的设计依据.实验结果表明,随着导频间隔的变化,实验系统得到的系统频谱效率与理论给出的信道容量下界的变化趋势吻合,即文章提出的导频间隔与信道容量下界的理论关系式为可见光通信的最优导频间隔设计提供了理论依据.     

可见光通信OFDM系统抗多径干扰性能研究

研究可见光通信OFDM系统在多径衰落信道中的传输性能.分别使用16-QAM和OFDM调制对声音和文本信源在多径衰落信道中进行传输,比较不同调制方式的传输效果.传输文本文件时,分析了误码率随衰落系数以及路径时延变化的关系.结果表明:可见光通信OFDM系统在多径衰落信道中传输,能克服多径效应,降低误码率,获得较为满意的通信质量.     

基于自适应OFDM的室内可见光通信系统性能研究

为了提高室内可见光通信(VLC)系统性能并充分利用信道带宽资源,将OFDM与自适应技术结合应用于VLC系统中.讨论了系统反馈途径的实现方法,在室内空间环境建模的基础上,对自适应OFDM通信系统的吞吐量和误码率进行了Matlab仿真和分析.     

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。     

混合NOMA/OFDMA可见光通信系统资源分配算法

为了进一步降低混合非正交多址/正交频分复用多址（NOMA/OFDMA）技术的多用户多小区可见光通信系统的误码率,提出了一种功率和子载波的联合分配算法。该算法以最小化系统误符号率为优化目标,实现了子小区间载波和用户功率的联合最优分配。首先,理论推导出系统的误符号率表达式;然后,使用Matlab软件进行仿真,模拟可见光通信系统模型,并借助遗传算法得到最优的分配结果;最后,将该算法与现有的算法进行了对比。仿真结果表明,所提算法的误符号率性能更优。     

室内可见光通信亮度可控混合多层OFDM调制方法

针对室内可见光通信的通照一体需求,为实现高效数据通信和调光控制相结合,在多层非对称裁剪光正交频分复用（LACO-OFDM）信号分时正负叠加调光方法的基础上,通过在LACO-OFDM信号上叠加一个经过设计的周期信号来产生叠加的LACO-OFDM(SLACO-OFDM)信号,可以在不引入额外干扰的情况下,降低多层信号的峰均功率比。再利用正负SLACO-OFDM信号按比例结合的方式来实现混合调光。分析了通信和调光约束条件下,层间功率比例因子和混合比例因子的设置方法。提出的混合SLACO-OFDM具有更小的峰均功率比,充分利用了发光二极管（LED）整个动态范围。仿真结果表明,提出的调制方法相对于传统的多层传输方式可以获得更好的误码率性能,相对于常见调光调制方式可以获得更高的频谱效率。     

可见光通信异构网络频谱资源分配算法研究

由于当前已有方法未能对用户需求进行分析,导致可见光通信异构网络系统吞吐量以及平均满意度下降。为此,提出一种可见光通信异构网络频谱资源分配算法。将可见光通信异构网络系统最大容量作为目标,综合考虑用户需求以及最大功率限制等约束,构建可见光通信异构网络频谱资源分配模型。将模型中的对偶问题分解为简单的子问题,通过定向变异的遗传算法进行信道分配,采用拍卖算法进行信道内功率分配,最终实现网络频谱资源分配。实验结果表明,所提算法可以有效提升可见光通信异构网络系统吞吐量以及平均满意度。     

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。     

基于有限字母输入正交频分复用可见光与射频聚合系统的最优谱效研究

迄今为止,基于有限字母输入的正交频分复用(OFDM)可见光(VLC)和射频(RF)聚合系统的信息理论界仍然是未知的。基于这种情况,该文推导出OFDM VLC-RF聚合系统的无闭式形式的可达速率及其下界闭式表达式,并且研究了满足平均光功率和总电功率约束的基于可达速率及其下界的频谱效率(SE)最大化问题。该文利用互信息与最小均方误差(MMSE)之间的关系对速率偏导数进行了处理,提出双重注水算法解决谱效最大化问题。由于谱效的非闭式形式导致双重注水方案计算复杂度高,该文进一步研究具有闭式形式的谱效最大化问题,并使用内点法解决。仿真结果表明聚合系统相比于单个链路在通信性能上的优越性,以及基于可达速率下界的频谱效率可以作为基于可达速率的频谱效率的一个很好的低复杂度近似。     

基于802.16e的OFDM调制解调技术的研究

随着正交频分复用技术（OFDM）的日益成熟,它在现实生活中的应用的范围也越来越广泛了。OFDM技术现在不仅广泛的应用在数字广播、数字电视中,而且由于其具有抗多径衰落,频谱利用率高,传输速度快的优点,被普偏认为是第四代移动通信物理层的关键技术之一,它能够同时为多个用户提供高数据速率的视频和语音服务。主要是针对基于802.16e标准的OFDM的不同调制解调方式在不同信道中传输的优缺点进行研究比较。     

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。     

隐蔽可见光通信的基本性能限研究

面向第6代移动通信的发展需求,可见光通信(VLC)是一种极具发展潜力的室内覆盖方案。由于开放性和广播性,VLC的信息安全问题不容忽视。作为一种新型的信息安全技术,隐蔽无线通信近年来得到了广泛研究。然而VLC和无线射频通信存在显著差异,隐蔽无线通信的研究成果并不能直接运用在隐蔽VLC中。鉴于此,该文对隐蔽VLC的基础理论进行了研究。首先,在隐蔽性约束、信号非负性和平均光功率约束下,建立了泛函优化问题,得到了输入信号的最优分布为指数分布,为隐蔽VLC的信号设计提供了参考。接着,利用隐蔽性约束条件,得到了发射机的平均光功率需满足的条件,为发射机设定发送光功率提供了依据。然后,在发射机已知或未知监视者信息情况下,分别推导了隐蔽VLC可以隐蔽传输的最大信息量,揭示了隐蔽VLC的基本性能限。最后,数值结果对理论分析进行了验证。     

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。     

基于OFDM技术的短波通信电台研制

本文研究了OFDM调制技术在短波通信中的应用,提出了一个基于OFDM调制的短波通信电台的设计方案并完成了软硬件系统设计。对实验样机的测试结果表明,本系统性能指标能够满足实际要求。     

Robust and fast frequency offset estimation for OFDM based satellite communication

A pilot-aided Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) frequency offset estimator designed for satellite communication system is proposed in the paper. The estimator focuses on the acquisition of the integer part of carrier frequency offset and the acquisition range is as large as the whole signal bandwidth. Making full use of the phase difference between received pilot and local referential pilot, a fast estimation is obtained. Compared with existing method, our method can also work well even in SNR as low as 0dB. Simulations verify the good performance of our method.     

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。