带有镜面反射的室内可见光系统的性能优化

摘要

与传统的一些照明设备相比较，白光LED凭借其低功耗、长寿命、高转换效率等优点，已经在一步步取代传统照明设备，成为新一代的绿色光源。而室内可见光通信正是一种通过LED光源将照明和通信相结合的无线通信技术，是近年来一个热门的研究方向。 自从室内可见光通信的概念提出以来，已经有很多的学者进行了研究，并且在逐步完善相应的信道模型，从而使室内可见光系统的模型更加丰富，相应的算法也在不断改进。但是所有的模型只考虑了漫反射，而忽视了镜面反射的重要性，所以本文主要围绕算法和模型的优化开展研究工作。在改进原有算法的基础上，还提出了一种镜面反射和漫反射相结合的信道模型，并从信道特征方面对其带来的影响进行了深入的研究分析。 首先，本文介绍了可见光通信的研究进展，以及镜面反射和漫反射的区别，并且分析了一些室内材料的光学特性。并且从信道特征方面介绍了红外通信和可见光通信的一些相似和不足之处。 其次，本文提出了两种对于原有算法的优化方案，一种是基于对称的思想，一种是基于查表的思想，并且阐述了两者的基本思路。然后通过仿真运行时间的对比，证明了两种方案确实可以大幅度提高算法的效率。 最后，本文提出了一种带有镜面反射的室内可见光系统模型，并且给出了脉冲响应的计算方法，然后从仿真结果分析了其对于脉冲响应、接收功率和多径效应的影响。 结果：表明，该模型中接收功率大大提高，并且多径效应得到一定程度的抑制。

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绪论

1.1可见光通信概述

1.2室内可见光通信中的反射类型

1.3 室内材料的光学特性对比

1.4 论文的主要工作和创新点

1.5论文的结构安排

室内光通信信道建模的发展过程

2.1 基于红外的室内光通信信道模型

2.1.1 室内红外通信的基本原理

2.1.3脉冲响应的计算

2.2 基于可见光的室内光通信信道模型

2.2.1 室内可见光通信的基本原理与特点

2.2.2 基于漫反射的信道模型

2.2.3 相关信道特征的描述

2.3 本章小结

基于对称和查表方法的算法改进方案

3.1 基于对称方法的改进方案及仿真分析

3.1.1 对称方法的基本思想

3.1.2 优化方案的表现分析

3.2 基于查表方法的改进方案及仿真分析

3.2.1 查表方法的基本思想

3.2.2 优化方案的表现分析

3.3 本章小结

带有镜面反射的室内可见光通信信道模型

4.1镜面反射的引入及相关算法的实现

4.1.1 镜面反射引入的意义

4.1.2带有镜面反射的信道模型

4.1.3镜面相关光线的计算方法

4.2带有镜面反射模型的仿真结果分析

4.2.1 接收端的脉冲响应

4.2.2 接收端的功率大小

4.2.3接收端的多径效应

4.3本章小结

总结和展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

致谢