基于多色传输的高速可见光通信方法与系统研究

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1、基于多色传输的高速可见光通信方法与系统研究崔璐2016年1月中图分类号：[TN929]UDC分类号：535基于多色传输的高速可见光通信方法与系统研究作者姓名崔璐学院名称光电学院指导教师唐义副教授答辩委员会主席崔志刚研究员申请学位工学硕士学科专业光学工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月ResearchonHigh-speedVisibleLightCommunicationMethodandSystembasedonMilti-colorTransmissionCandidateName：LuCuiSchoolorDepartment:Scho

2、olofOptoelectronicsFacultyMentor:YiTangChair,ThesisCommittee:ZhigangCuiDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor：OpticalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2016北京理工大学硕士学位论文摘要可见光通信（visiblelightcommunication,VLC）可以提供大量潜在带宽，无需频谱资源认证，无电磁辐射干扰，被认为是未来宽带接入和短

3、距离通信方式上一项重要的补充技术。在提高可见光通信速率的研究中，均衡技术以及多载波调制技术的应用已经将单通道可见光通信系统的通信速率提高到了Gbit级，而多通道复用技术能够更进一步提高可见光通信系统的性能。波分复用技术（wavelengthdivisionmultiplexing,WDM）是可见光通信中应用性最强，系统实现最容易的多路复用技术技术。早期WDM-VLC信系统为红、绿、蓝三通道系统，近两年出现了红、绿、黄、蓝四通道WDM-VLC系统。但就可见光波段而言，还存在着大量未使用空间来增加更多信道，波分复用技术在可见光波段的应用存在着巨大的潜力。然而由于L

4、ED的辐射光谱具有一定线宽，当信道个数增加，信道间隔将变小，尽管有滤光片的通道选择，但LED的辐射光谱会出现重叠从而产生信道串扰，可见光波段可容纳的信道个数会因此受到影响。另外就可见光通信在室内环境应用而言，系统需要白光输出以满足室内照明需求，因此多色传输系统还需要考虑多基色光源的混光与色度控制问题。针对上述问题，本文在介绍室内可见光通信相关基础理论与色度学相关基础理论的前提行下，对多色传输可见光通信系统进行了系统的分析，获得了可见光通信多色传输的信道容量，并提出了两种多基色混白光输出方法：一是，调直流偏置+OOK，二是，调光调制法。通过多色传输可见光通信系统

5、进行了系统分析发现，在室内照明条件下，利用-6OOK调制在误码率达到10时，可见光波段可最多容纳12个信道，信道间隔33nm。降低信道个数有利于降低信道串扰从而提升系统速率，但由于LED调制带宽限制了通道速率，系统最佳信道个数为10个，通信速率为单通道的9.3倍。根据系统分析结果，结合调直流偏置+OOK调制的混白光输出方法，首先实现了四色传输，白光输出-6的高速可见光通信系统，通信距离1m，通信速率1Gbps+，误码率10，白光输出CIE1931xy坐标为(0.3330,0.3331)；然后结合调光调制方法，利用MPPM调光调制，根据各路LED光源颜色特性，设

6、计出白光输出调光调制方案。通过搭建四色传输验证系统发现，在四通道并行通信的同时，白光输出CIE1931xy色坐标为(0.3319,0.3353)，I北京理工大学硕士学位论文色差小于人眼分辨率，调光调制方案是可行的。关键词：可见光通信；多色传输；信道容量；信道串扰；颜色控制II北京理工大学硕士学位论文AbstractVisiblelightcommunication(VLC)hasbeenconsideredasanimportantsupplementarytechnologyofbroadbandaccessandshort-distancecommunic

7、ationinthefuture,whichcanprovidelotsofpotentialbandwidth,free-licenseandhasnoelectromagneticinterference.Inthefieldofhigh-speedvisiblelightcommunication,theapplicationofequalizationandmulti-carriermodulationhaveincreasedthedataratefromsingle-channelsystemtoGbitlevel,andmulti-channel

8、multiplexingcanfurt