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基于白光LED的室内可见光MIMO通信系统的研究

作　者: 卢清
导　师: 陈健
学　校: 南京邮电大学
专　业: 光学工程
关键词: 可见光通信多输入多输出成像式非成像式
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

自光LED越来越广泛的应用于商业照明,由于白光LED提供了,如：高亮度、高可靠性、低功率消耗、长寿命等诸多优点。因而被认为是下一代的绿色照明产品。随着能源的日益紧缺以及环境问题的显现,人们希望白光LED不仅能用于室内照明而且能用于室内无线通信。因而便有了可见光无线通信的出现。目前,可见光通信的主要挑战之一是白光LED的低的调制带宽。因而出现了大量的方法来提高调制带宽,如：在接收端使用蓝光滤波器滤除慢响应的黄光分量、在LED的驱动调制使用预均衡技术、在接收端使用后均衡技术、复杂的调制技术,以及上述技术的组合。另一个挑战就是如何突破吉比特传输速率。因而我们分析了多输入多输出的可见光无线通信系统。MIMO技术的应用,潜在的增加了链路作用范围、更高的传输速率而无需增加系统带宽及发射功率,同时也增加了链路的可靠性,提高了光谱效率。本文首先介绍了可见光通信的一般性理论,接着讨论了可见光通信在室内经多次反射情况下的系统性能,分析了由于多径效应导致了系统的光功率代价。其次,为了提高通信速率,将多输入多输出技术应用于可见光无线通信。分析了非成像式及成像式可见光MIMO通信系统的一般模型。仿真分析了影响非成像式可见光MIMO通信系统的性能主要因素。最后,设计了满足室内通信的成像式通信系统的结构,确定了其系统参数,如：发射机间距、透镜直径与焦距以及光敏面的尺寸等等。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
1 绪论  10-20
  1.1 可见光通信系统概述  10-13
    1.1.1 历史背景  10-11
    1.1.2 可见光通信与射频无线通信  11-12
    1.1.3 可见光通信与红外无线通信  12-13
  1.2 室内可见光通信的应用及其发展阶段  13-17
    1.2.1 可见光无线通信在智能交通中的应用  13-14
    1.2.2 低速率的室内可见光通信系统  14-15
    1.2.3 采用均衡及编码的室内可见光通信系统  15-17
    1.2.4 采用多发射多接收的室内可见光通信系统  17
  1.3 主要研究单位及其现状  17-18
  1.4 本论文的研究内容及其篇章结构  18-20
    1.4.1 研究内容  18-19
    1.4.2 篇章结构  19-20
2 室内可见光通信系统  20-40
  2.1 室内可见光无线通信与电力线通信  20-21
  2.2 可见光通信发射与接收机的设计  21-30
    2.2.1 视距链路与漫射链路结构  21-24
    2.2.2 收发机的参数与链路阻塞的问题  24-26
    2.2.3 发射机的辐射类型  26-29
    2.2.4 大面积的空间覆盖  29-30
  2.3 室内可见光通信接收系统的具体分析  30-39
    2.3.1 成像式和非成像式接收机的一般理论  30-32
    2.3.2 用于室内可见光通信的非成像式和成像式光接收机  32-34
    2.3.3 PIN光电检测器  34-36
    2.3.4 互阻抗放大器  36
    2.3.5 光接收机中噪声的分析  36-39
  2.4 本章小结  39-40
3 室内多径信道下可见光通信系统性能  40-55
  3.1 直射链路下单进单出链路的性能分析  40-46
    3.1.1 信噪比与误码率的分析  40-42
    3.1.2 接收机灵敏度分析  42-43
    3.1.3 可见光SISO性能分析  43-46
  3.2 多径链路下单进单出链路的性能分析  46-53
    3.2.1 一次反射下的室内光信道的脉冲响应  46-49
    3.2.2 多径导致的系统代价分析  49-53
  3.3 本章小结  53-55
4 多光源多接收的可见光通信系统  55-76
  4.1 点到点的MIMO无线光通信系统  55-59
    4.1.1 背景  56-57
    4.1.2 点到点的MIMO无线通信的各个组成部分  57-59
    4.1.3 小结与指导意义  59
  4.2 多接收机的设计改进  59-61
  4.3 非成像式多光源多接收系统分析  61-69
    4.3.1 非成像式多光源多接收系统的信道模型  61-63
    4.3.2 非成像式多光源多接收系统的系统模型  63-64
    4.3.3 非成像式多光源多接收系统的理论分析  64-65
    4.3.4 仿真结果分析  65-68
    4.3.5 非成像式多光源多接收系统中的一些问题  68-69
  4.4 成像式多光源多接收系统分析  69-73
    4.4.1 成像式光无线MIMO系统模型  69-70
    4.4.2 成像式接收机  70-72
    4.4.3 设计实例  72-73
  4.5 基于MIMO-OFDM的可见光通信系统简介  73-75
    4.5.1 基于OFDM的单路可见光通信系统  73-74
    4.5.2 基于MIMO-OFDM的可见光通信系统  74-75
  4.6 本章小结  75-76
5 总结与展望  76-78
  5.1 全文总结及研究意义  76
  5.2 展望  76-77
  5.3 可见光通信IEEE 802标准的现状  77-78
参考文献  78-82
在研究生期间发表的论文  82-83
致谢  83

基于白光LED的室内可见光MIMO通信系统的研究

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