OFDM可見光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、可見光通信(VLC)具有頻譜資源豐富、保密性好、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為廣泛關(guān)注的新型無(wú)線通信技術(shù)。本文對(duì)VLC中的OFDM技術(shù)、自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)及采樣時(shí)鐘同步技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并詳細(xì)闡述了基于DCO-OFDM的VLC數(shù)字基帶系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　一、詳細(xì)對(duì)比分析了直流偏置光正交頻分復(fù)用(DCO-OFDM)、非對(duì)稱限幅光正交頻分復(fù)用(ACO-OFDM)和脈沖幅度調(diào)制離散多音(PAM-DMT)的結(jié)構(gòu)差異，采用光

2、比特信噪比對(duì)比分析三種系統(tǒng)的性能差異。DCO-OFDM調(diào)制所有子載波，通過直流偏置獲得非負(fù)傳輸信號(hào)，較小的直流偏置引起較大的限幅噪聲，較大的直流偏置降低功率效率，仿真確定了不同QAM調(diào)制階數(shù)下DCO-OFDM的最優(yōu)直流偏置大小。ACO-OFDM僅調(diào)制奇載波，PAM-DMT僅調(diào)制載波虛部，均通過零值限幅獲得非負(fù)傳輸信號(hào)，限幅噪聲只影響未調(diào)制載波部分，但零值限幅使發(fā)送端一半能量耗費(fèi)在未調(diào)制載波部分，致使ACO-OFDM和PAM-DMT相較于

3、傳統(tǒng)雙極性O(shè)FDM有3dB的性能損失。最后仿真對(duì)比分析了三種可見光OFDM系統(tǒng)性能，得到了如下結(jié)論:低速通信時(shí)，ACO-OFDM和PAM-DMT有更高的功率效率;高速通信時(shí)，DCO-OFDM有更高的功率效率。
　　二、詳細(xì)對(duì)比分析了DCO-OFDM和ACO-OFDM系統(tǒng)的自適應(yīng)調(diào)制性能。首先介紹了VLC信道模型及其影響因素，VLC信道可等效為低通信道。其次說明了DCO-OFDM和ACO-OFDM的自適應(yīng)調(diào)制機(jī)制和實(shí)現(xiàn)算法。自適應(yīng)調(diào)

4、制根據(jù)信道條件，不同載波采用不同調(diào)制階數(shù)和不同發(fā)送功率，使系統(tǒng)性能不再受限于幅頻響應(yīng)小的載波，提高系統(tǒng)性能，但增加實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。若DCO-OFDM和ACO-OFDM采用方形QAM自適應(yīng)調(diào)制，仿真得到如下結(jié)論:較高光信噪比下，DCO-OFDM頻譜效率高于ACO-OFDM;較低光信噪比下，ACO-OFDM的頻譜效率高于DCO-OFDM。
　　三、分析了DCO-OFDM中采樣時(shí)鐘同步問題，并改進(jìn)了頻域估計(jì)相位補(bǔ)償算法。首先給出采樣時(shí)鐘問題

5、模型，分析采樣時(shí)鐘偏差影響:起始定時(shí)誤差僅引起相位旋轉(zhuǎn);采樣頻率誤差產(chǎn)生相位旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，引起載波間干擾(ICI)。其次對(duì)頻域估計(jì)相位補(bǔ)償算法提出三點(diǎn)改進(jìn)，并仿真對(duì)比了改進(jìn)算法性能，得到了如下結(jié)論:導(dǎo)頻高頻連續(xù)放置，而非間隔插入，可提高估計(jì)補(bǔ)償精度，降低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度;平均估計(jì)補(bǔ)償，而非最小二乘估計(jì)補(bǔ)償，估計(jì)性能接近，但硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單;相較于單符號(hào)估計(jì)補(bǔ)償，三個(gè)OFDM符號(hào)估計(jì)補(bǔ)償減弱噪聲影響，提高性能，但需保存當(dāng)前OFDM符號(hào)頻域信息，硬件實(shí)