室內(nèi)LED可見光MIMO通信研究.pdf

1、可見光LED具有電光轉(zhuǎn)換效率高、節(jié)能、可靠、使用壽命長、高速調(diào)制特性好等特點(diǎn)，是公認(rèn)的下一代綠色照明產(chǎn)品。室內(nèi)可見光LED照明通信就是將LED照明技術(shù)和光通信技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生一種新技術(shù)。該技術(shù)是目前光無線通信的熱點(diǎn)之一。本論文圍繞室內(nèi)可見光通信存在的相關(guān)問題開展了初步的研究工作。其中，在點(diǎn)對點(diǎn)通信、LED特性、通信的調(diào)制編碼、MIMO信道模型、信道特性以及MIMO信道均衡方面做了深入細(xì)致的工作。
　　首先，論文介紹了室內(nèi)可見光LED

2、點(diǎn)對點(diǎn)通信系統(tǒng)的組成。分析了LED光源特性，將LED劃分為三類，給出了多個第三類LED室內(nèi)最佳照明設(shè)計方案。根據(jù)LED特性提出了測量其調(diào)制帶寬實(shí)驗(yàn)，用實(shí)驗(yàn)證明了大功率LED的帶寬有限。分析了LED調(diào)制編碼，并將單脈沖位置調(diào)制與多脈沖位置調(diào)制的可靠性和有效性進(jìn)行了對比。介紹了室內(nèi)點(diǎn)對點(diǎn)可見光通信系統(tǒng)組成，研究了接收器PIN的選擇，前置放大電路設(shè)計。進(jìn)行了對點(diǎn)對點(diǎn)通信系統(tǒng)的進(jìn)行了設(shè)計和實(shí)驗(yàn)，研制出了兩套不同傳輸速率的通信演示系統(tǒng)。一套采用單

3、片機(jī)構(gòu)成的低速系統(tǒng)；另一套裝置采用FPGA/CPLD的高速系統(tǒng)。該系統(tǒng)改進(jìn)前面系統(tǒng)的調(diào)制速率，提高了傳輸速率。兩套通信系統(tǒng)都給出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。最后，測量了LED通信距離與驅(qū)動電流關(guān)系、點(diǎn)對點(diǎn)信道衰落，并得出了相應(yīng)的最小二乘擬合關(guān)系式。
　　其次，分析了MIMO通信系統(tǒng)LED發(fā)射裝置的布設(shè)方式，得出MIMO系統(tǒng)最佳的照明布局；建立了MIMO系統(tǒng)直射信道的模型；并在直射信道模型的基礎(chǔ)上，將其修正，且將經(jīng)系統(tǒng)的多次反射部分考慮進(jìn)來，

4、信道模型進(jìn)一步完善。
　　再次，首先對室內(nèi)可見光LED MIMO信道特性進(jìn)行了研究，特性包括信道脈沖響應(yīng)、信道頻率響應(yīng)和信道的直流增益。并按照MIMO的接收器分布方式將它劃分為：分散式布設(shè)和集中布設(shè)兩種類型。提出了簡化的光線追跡法，該方法沿用傳統(tǒng)的光線追跡法，按照接收器接收的信號經(jīng)過的反射次數(shù)來計算系統(tǒng)脈沖響應(yīng)，根據(jù)脈沖響應(yīng)分別求出頻率響應(yīng)和直流增益。給出了系統(tǒng)的仿真參數(shù)。并用簡化的光線追跡法對分散式和集中式接收進(jìn)行了仿真。論證了