室内可见光通信MC-CDMA系统研究

摘要

随着用户对宽带无线数据业务需求的快速增长，传统射频（RF）通信面临频谱资源紧缺、电磁干扰严重、能耗大等问题。可见光通信（VLC）正迎合了这个趋势，V L C利用可见光波段的光作为信息载体，不再需要光纤等有线传输介质，可以在空中直接传输光信号。同时具有照明和通信的双重功能。与传统的射频通信相比，可见光通信的优势在于其成本低、绿色安全、频谱资源丰富、保密性好、适用于电磁敏感的环境等。但是，VLC要实用化，仍然面临着一些技术挑战，比如，缺少公认的信道模型、多径干扰和严重背景光干扰、发光二极管（LED）的非线性等。本文以提高系统的通信容量和通信速率为目标，具体研究内容如下： 1.结合直流偏置光正交频分复用（DCO-OFDM）和码分多址（CDMA）建立了DCO-MC-CDMA系统。受系统结构限制，在DCO-MC-CDMA系统中选用Gold码和m序列作为扩频地址码，但其互相关性较正交码差，会带来更大的多用户间干扰（MUI）。采用最大比合并（MRC）、等增益合并（EGC）和正交恢复（ORC）合并，推导了受加性高斯白噪声（AWGN）、MUI和限幅噪声影响时信噪比表达式，并建立了MATLAB蒙特卡罗误码率（BER）仿真模型。研究结果表明，随着用户数的增大，MUI会使系统BER性能变差。由于ORC消除了由于子信道增益不同而导致的MUI，因而BER性能最好。Gold码的互相关性比m序列好，采用Gold码的DCO-MC-CDMA系统BER性能更好。 2.扩频序列的不同会产生不同大小的MUI，互相关性小的扩频序列产生的MUI更小。非对称限幅光正交频分复用（ACO-OFDM）具有功率效率高和误码率性能好的特点，结合ACO-OFDM和码分多址（CDMA）建立了ACO-MC-CDMA系统。在ACO-MC-CDMA系统中选用Walsh码和正交Gold序列（OG）序列作为扩频地址码，推导了系统的理论误码率，并建立了蒙特卡罗仿真模型。仿真结果表示，Walsh码的互相关性比OG序列的好，采用Walsh码的ACO-MC-CDMA系统BER性能更好，且扩频序列的长度越大，系统的BER性能越好。

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插图索引

第1章绪论

1.1研究背景与意义

1.1.1可见光通信

1.1.2 MC-CDMA通信概述

1.2国内外研究现状

1.2.1可见光通信研究现状

1.2.2可见光MC-CDMA通信系统研究现状

1.3论文的层次结构

第2章相关理论知识

2.1室内可见光通信系统原理

2.2室内可见光通信系统链路配置

2.3可见光通信系统的信道模型

2.3.1 LOS信道冲激响应

2.3.2漫射信道冲激响应

2.4 LED的相关知识

2.4.1 LED的发光原理

2.4.2 LED的非线性特性

2.5本章小结

第3章室内可见光通信DCO-MC-CDMA系统

3.1 MC-CDMA基本原理

3.2光DCO-OFDM系统

3.3光DCO-MC-CDMA系统

3.3.1发送端

3.3.2接收端

3.3.3光DCO-MC-CDMA系统性能分析

3.3.4数值仿真与分析

3.4本章小结

第4章室内可见光通信ACO-MC-CDMA系统

4.1光ACO-OFDM系统

4.2光ACO-MC-CDMA系统

4.2.1发送端

4.2.2接收端

4.2.3扩频序列的互相关性

4.2.4光ACO-MC-CDMA系统性能分析

4.2.5数值仿真与分析

4.3本章小结

总结与展望

1总结

2展望

参考文献

致谢

附录A攻读硕士学位期间发表的学术论文

附录B攻读硕士学位期间参与的科研项目