基于类PPM的室内可见光实时通信系统研究

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1、基于类PPM的室内可见光实时通信系统研究ResearchonIndoorReal–timeVisibleLightCommunicationSystemBasedonGeneralizedPPM学科专业：集成电路工程作者姓名：李程指导教师：毛陆虹教授企业导师：陈力颖天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年十一月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论

2、文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要可见光通信（VLC）具有节约能源、无电磁干扰、频谱不受限制、保密性强等优点，能够在军事基地、医院、室内定位系统等场合发挥优势。因此，可见光通信具有显著的研究意义

3、和发展前景，国内外研究机构在可见光通信的研究上已经取得了一定的成绩。脉冲位置调制（PPM）是无线通信中常见的调制方式之一，它具有平均功率低、抗干扰性强、结构简单等优点，可见光通信的标准IEEE.802.15.7也将PPM调制列入其中。本文在PPM的基础上提出并设计了一种新型的调制方式，并搭建室内可见光实时通信系统，该系统在满足误码率要求的情况下的实时速率可以达到104Mbps，光路距离为60cm。然后提出一种适用于传输两路数据的联合调制方案并完成仿真。本文首先介绍了可见光通信的定义及国内外研究现状，然后介绍包括调制解调、发射机、接收机、LED等模块的可见光通信系统。阐述PPM的原理，

4、对比PPM与开关键控调制（OOK）的性能，重点分析PPM及其衍生的调制方式如差分脉冲位置调制（DPPM）、重叠脉冲位置调制（OPPM）、数字脉冲间隔调制（DPIM）、多脉冲位置调制（MPPM）的性能。本文在MPPM的基础上提出混合间隔多脉冲位置调制（MI-MPPM），这种调制方式相对于MPPM同时提高了带宽利用率和抗干扰性。为了验证MI-MPPM的性能优势，在FPGA上实现了PPM、MPPM、MI-MPPM调制解调方案，并利用其它模块搭成一套实时可见光通信系统，实验结果与理论分析基本相符。最后我们搭建MI-MPPM和ACO-OFDM的联合调制模块，该模块能够应用在需要传输两路数据的系

5、统当中，最终在Modelsim仿真成功。关键词：可见光通信，脉冲位置调制，现场可编程门阵列，实时通信系统，正交频分复用IABSTRACTVisiblelightcommunication(VLC)hastheadvantagesofenergysaving,noelectromagneticinterference,unrestrictedspectrumandstrongconfidentiality.Itcanplayanadvantageinmilitarybases,hospitals,indoorpositioningsystemsandotheroccasions.The

6、refore,VLChassignificantresearchsignificanceanddevelopmentprospects,anddomesticandforeignresearchinstitutionshavemadesomeachievementsintheresearchofVLC.Pulsepositionmodulation(PPM)isoneofthecommonmodulationmethodsinwirelesscommunication.Ithastheadvantagesoflowaveragepower,stronganti-interferenc

7、eandsimplestructure.TheIEEE802.15.7standardofVLCalsoincludesthePPMmodulation.BasedonthePPM,thisdissertationproposesanddesignsanewmodulationmethodandbuildsanindoorvisiblelightreal-timecommunicationsystem.Thesystemcanreach104Mbpsand