白光LED照明和调制技术研究

摘要

可见光通信系统是一种新型的通信系统。该系统基于环保节能照明光源白光发光二极管，不仅能在日常生活中进行照明，而且还能实现高速无线通信。随着白光LED的普及，该系统为未来高速宽带无线接入提供了一种很好的解决方案。本论文顺应可见光通信系统的发展趋势，对白光LED照明及调制技术进行了研究。
　　本论文从照明和通信两个方面对白光LED通信系统进行了研究和设计。在照明方面，本论文考虑了LED照明大功率化的发展趋势，对大功率电源的功率因数和能量效率进行了研究分析，并采用了并联交错功率因数校正技术和LLC谐振技术设计了一款300W恒流驱动电源，用于白光LED照明供电和直流偏置。在通信方面，本论文重点讨论了LED通信中的调制解调技术。为实现信号调制解调，本论文设计了通信系统的发射和接收电路。另外考虑到目前白光LED通信带宽有限的问题，本论文分析比较了不同调制格式的频带利用率。考虑到背景光干扰的问题，本论文建立了白光LED通信系统基带传输模型，从理论上分析了不同调制格式的抗干扰能力。
　　基于理论分析，本论文最终选取了抗干扰能力强的PPM调制和频带利用率高的QAM调制作为不同信道质量下的调制方式，为自适应OFDM调制的实现打下基础。本论文采用FPGA（Field Programmable Gate Array）作为调制系统核心，设计了4-PPM和16QAM调制解调模块。特别是在QAM解调模块中，本论文设计了一种全新的costas环用于QAM信号载波恢复。另外为降低高阶QAM调制系统设计难度，本论文提出了无载波幅度相位调制，并在matlab中建立了可行的调制系统模型。

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1 绪论

1.1 可见光通信技术概述

1.2 国内外研究现状及趋势

1.3 本课题研究目标与意义

2 白光LED照明通信系统概述

2.1 白光LED基本特性

2.2 白光LED照明通信系统

2.3 白光LED调制特性

2.4 本章小结

3 直流驱动电路设计

3.1 EMI滤波部分

3.2 整流桥部分

3.3 功率因数校正部分

3.4 LLC谐振开关部分

3.5 本章小结

4 白光LED调制系统设计

4.1 发射系统设计

4.2 接收系统设计

4.3 系统电源设计

4.4 本章小结

5 可见光调制技术

5.1 可见光通信系统的调制方案

5.2 调制格式的性能比较

5.3 基于FPGA的PPM调制解调实现

5.4 基于FPGA的QAM调制解调实现

5.5 无载波振幅相位调制

5.6 本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献