可见光通信系统性能的研究

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1、可见光通信系统性能的研究ResearchonPerformanceofVisibleLightCommunicationSystem工程领域：电子与通信工程作者姓名：郑喆指导教师：于晋龙教授企业导师：杨柳高级工程师天津大学国际工程师学院二零一七年十一月摘要随着时代的发展，人们对通信的需求日益增长，导致无线频谱资源短缺的问题愈发严重。可见光通信技术利用可见光实现通信，对于解决这一问题具有重大帮助，已成为研究的热点。如何提高可见光通信系统性能，将可见光通信技术应用于实际中成为目前可见光通信系统研究的主要方向之一。本文针对LED（LightEmittin

2、gDiode）的发光原理和工作特性，提出了一种使用场效应管驱动LED灯的发射电路设计方案，利用光电二极管对信号光源进行接收，并通过在驱动电路前一级加入预加重电路实现对通信系统的改进，实现了7MHz方波信号的传输，传输距离为2.5m。同时本文还对室内可见光通信信道进行了仿真建模，根据HenrikSchulze提出的信道计算算法分别计算了考虑无穷次反射的可见光通信信道视距链路和非视距的频率响应，对比分析了SISO（Single-InputSingle-Output）和MISO（Multi-InputSingle-Output）室内可见光通信系统信道频率

3、响应。此外，在总发射功率相同条件下，研究和分析了分别采用SISO和MISO技术时系统的接受光功率分布，信噪比，信道容量和频谱效率等特性。并针对于MISO系统，使用预编码技术对系统信噪比等特性进行改善。最后本文研究了实际通信系统中获取信道特性的信道估计技术，以及用于信号压缩采样的压缩感知技术的相关原理。提出将基于压缩感知的信道估计技术应用于MISO室内可见光通信信道中的方案，通过仿真验证了方案的可行性。关键词：可见光通信系统，信道建模，信道特性研究，信道估计IABSTRACTWiththedevelopmentofthetimes,thegrowin

4、gdemandforcommunicationleadstoagrowingshortageofwirelessspectrumresources.Visiblelightcommunication(VLC)technologyusingvisiblelighttoachievecommunication,whichhasagreathelptosolvethisproblem,hasbecomeahotspotofresearch.HowtoimprovetheperformanceofVLCsystem,andapplythetechnolog

5、yinpracticehavebecomeoneofthemainresearchdirectionsofVLC.Inthispaper,accordingtotheprincipleandworkingcharacteristicsofLightEmittingDiode(LED),akindofdrivingcircuitofLEDisproposed.Photodiodeisusedinreceivertogetthesignallight.Atthesametime,thepre-emphasiscircuitisusedtoimprove

6、thesystem.Finally,thesystemcantransmit7MHzsquarewavewhenthedistanceoftransmitterandreceiveris2.5m.Theindoorvisiblelightcommunicationchannelmodelissimulatedinthispaper.AccordingtothealgorithmproposedbyHenrikSchulze,thefrequencyresponseofnon-line-of-sight(NLOS)linksandline-of-si

7、ght(LOS)linkofvisiblelightcommunicationchannelwitharecalculatedrespectively.ThechannelfrequencyresponseofSingle-InputSingle-Output(SISO)andMulti-InputSingle-Output(MISO)indoorvisiblelightcommunicationsystemsarecomparedandanalyzed.Inaddition,thereceivedopticalpowerdistribution,

8、signal-to-noiseratio,channelcapacityandspectralefficiencyofth