室内可见光通信复合光学接收端设计与分析.pdf

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1、物理学报ＡｃｔａＰｈｙｓ．Ｓｉｎ．Ｖｏｌ．６６，Ｎｏ．８（２０１７）０８４２０７＋室内可见光通信复合光学接收端设计与分析王云蓝天丨倪国强（北京理工大学光电学院，光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京１０００８１）２０１６年１０月６日收到；２０１７年１月２０日收到修改稿（）一本文提出了种适用于室内可见光通信的新型光学接收端的设计．根据复合抛物面聚光器的聚光特性，将光电探测器与复合抛物面聚光器耦合作为接收子单元并将这些接收子单元按照特定的几何关系嵌入一，达到水平方向°°个半球面中得到角度分集型的复合光学接收端３６０垂直方

2、向１８０的大视场．对每个接收，，，单元接收到的光能量低传输数据时进行相加求和作为最终的接收功率高数据速率时取各个子单元的最大，，一值作为接收功率．在个５ｍｘ５ｍｘ３ｍ的空旷房间中．，通过ＭＡＴＬＡＢ对室内可见光通信系统建模仿真计算结果表明采用这种复合型光学接收端后两种不同处理算法下的接收功率相对于直接接收分别提高了，，１１．８５和７．４７ｄＢ增益分别为１５．３１和５．９８．信噪比较高两种情况下的平均值分别为７９．１７和７２．２６ｄＢ且接，，，收信噪比分布平缓波动较小．这说明采用本文设计的光学接收端不仅能够得到较大的接收端视场角

3、，同时，，获得较高的增益和接收功率，以及稳定的接收信噪比，避免了室内可见光通信系统中通信盲区的存在，保证了室内通信性能的稳定性．关ＰＡ键词：室内可见光通信，接收端，接收功率ＣＳ：４２．７９．Ｓｚ，７４．２５．Ｇｚ，４２．１５．Ｅｑ，４２．６０．Ｌｈ方面ＤＯＩ：１０．７４９８／ａｐｓ．６６．０８４２０７．事实上，接收端的设计和视场角的选择对通１弓Ｉ言信性能有着至关重要的影响．室内ＶＬＣ大多采用１可见ｎ光通｛目（ｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，多，个＂ＬＥ上Ｄ，阵，，列．分■、布，，在、，，天、

4、■花＂板上ｒ、作—为一光源，，，不，、同路、綱是收端的时间不同，会造成码间以白光发乙极管“―：ｎｏｉｓｅｒａｔｉｏ，ＳＮＲ），ＬＥＤ）为光源的新型无线光通信方式Ｗ．与传＿醜传输赫．无线光ｌｉｆｅ系細剛串扰主要射频通信及其他光无麵信方式狐，ＶＬＣ不６取决于数据速率雜射端与接收端的视场角．但用频谱带宽，无电纖干扰，ｌｅｄ光麗有照明功能又有通信功能，只要有ＬＥＤ照明灯的地方都能－龍賊麵较大，目此，数＿韩接收■涵触码间串实现通信，誕是力麵訪式．扰的主要影响因素．室内ＶＬＣ通信链路分为直射从２０００年起，日本研究人员Ｋｏｍ

5、ｉｎｅ和Ｎａｋａｇａｗａ通等［２］就开始了室内条件下以白光ＬＥＤ作为光源的型链路和非直射型链路，较大的接收端视场角可以认信信道研究，他们通过数学分析与仿真计算，确使更多的光线进入接收端，提高接收光功率，实现了白光ＬＥＤ同时作为照明光源和通信光源的可无盲点通信，但是同时也会加剧码间串扰，降低通行性．利用白光ＬＥＤ的发光特性，将信号调制到白信性能，并且视场角的大小会影响接收端的増益，此一光上进行传输，可以构成ＬＥＤ可见光通信系统．因接收端的设计和视场角的选择是项Ｍ非常重针对目前，室内ＶＬＣ的研究主要集中在调制方要的研究内容．南洋理

6、工大学的Ｗａｎｇ等Ｍ、信道模型卜ＥＤ光源布局设一式＇Ｌ计等卜Ｗ室内ＶＬＣ系统提出了种倾斜接收端的方法，并＊国家重点基础研究发展计划（批准号：２０１３ＣＢ３２９２０２）资助的课题．ｔ通信作者．Ｅ－ｍａｉｌ：ｌａｎｔｉａｎ＠ｂｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ？２０１７中国物理学会ＣｈｉｎｅｓｅＰｈｙｓｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙｈｔｔｐ：／／ｗｕｌｉｘｂ．ｉｐｈｙ．ａｃ．ＣＴｌ０８４２０７－１