基于LED交通燈的無線光通信系統(tǒng)分析與設(shè)計.pdf

1、作為一種新興的短距離無線通信技術(shù)，可見光通信(Visible LightCommunication，VLC)具有節(jié)約能源、部署靈活、安全保密等優(yōu)點。通過在LED(Light-emitting Diode)交通燈上增加信號發(fā)射設(shè)備和安裝車載光接收機，能夠?qū)崿F(xiàn)LED交通燈和汽車間的無線可見光移動通信，為智能交通通信系統(tǒng)(Intelligent Transportation Communication System，ITCS)的終端通信接入提

2、供了一種有效的解決方案，達到交通照明和通信并用，減少重復投資的目的。
　　 論文在分析當前可見光通信和紅外通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，主要對室外LED交通燈與汽車間的可見光通信方式和接收機進行了研究：通過對光傳輸模式、空氣衰減、調(diào)制方式和噪聲進行分析，仿真說明了直接探測接收的系統(tǒng)通信質(zhì)量不高，通信距離較短，滿足不了實際應(yīng)用的要求；為了增加系統(tǒng)可靠通信距離，主要改進了接收光學系統(tǒng)、采用了均衡濾波和時間分集的可見光接收方式，設(shè)計了適合室外可見

3、光通信的抗衰落接收機，并通過MATLAB仿真說明該接收機在增加通信距離方面的良好性能；通過建立動態(tài)仿真平臺，對系統(tǒng)工作情況進行了模擬。主要研究工作如下：
　　 (1)分析了LED交通燈和汽車間的室外可見光通信方式。通過建立空間通信模型，在具體情況下，分析了可見光在大氣中傳輸效應(yīng)，并針對典型天氣下的可見光衰減情況分析，得出霧和干雪天氣下信號光衰減較大。
　　 (2)仿真了直接探測接收的系統(tǒng)性能，說明信號光強度隨通信距離快速

4、衰落。在LED交通燈和汽車通信系統(tǒng)中，采用了PPM調(diào)制方式有效避免“溢出”和“埋沒”問題。信息低速傳輸時，系統(tǒng)的主要噪聲是背景光所產(chǎn)生的散粒噪聲。通過對系統(tǒng)信號功率和噪聲功率的分析，仿真分析了LED交通燈和汽車間實現(xiàn)可見光通信的可行性。
　　 (3)提出了對LED可見光信號的“波長選擇接收”的方法。該方法根據(jù)LED發(fā)光強度與波長的關(guān)系，在實現(xiàn)接收較小信號光功率的同時屏蔽更多的背景光噪聲。
　　 (4)設(shè)計了采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的

5、時間分集接收方式。根據(jù)系統(tǒng)可見光通信的特點，初次提出采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的競爭機制，實現(xiàn)一種在判決之后的相似性比較分集合并方式，當采用較多重時間分集時能夠提供明顯的誤碼率改善效果。通過仿真說明，在波長選擇接收之后，采用時間分集和相似性選擇合并方式能夠有效增加系統(tǒng)可靠通信距離，最終能夠達到實際應(yīng)用的要求。
　　 (5)采用LABVIEW設(shè)計了一個系統(tǒng)可見光通信的動態(tài)仿真平臺。通過建立光發(fā)射、傳輸和接收模塊構(gòu)建平臺，動態(tài)仿真了在交通燈前行駛