基于空间调制的室内可见光MIMO通信系统的研究

摘要

可见光通信（VLC）是目前国内外通信领域研究的热点之一，它是利用发光二极管(LED)快速地切换明暗闪烁信号来传输数据信号。在满足日常室内外照明的同时，LED还能满足无线通信的需求。与传统的射频通信相比，可见光通信利用可见光波段的光作为信息载体，因而设备复杂度低，无电磁干扰。
　　本文提出了基于空间调制室内可见光MIMO通信系统方案，该方案实现复杂度低并且具有高频谱效率。在空间调制中，白光LED由3种LED芯片（RGB LED）混合而成，并被固定在不同的空间位置，其中每一个LED可以充当一个自由附加度。空间调制技术与多输入多输出技术（SM-MIMO）相结合可以使系统改善频谱效率和误码率性能。在这个方案中，在一个码元时隙内只有一个发射器激活，而其它关闭。在接收处，通过最佳似然准则（ML）来检测并恢复原始信号。本文首先通过对白光LED照度分布的分析，给出可见光LED照度公式，仿真室内白光LED照度分布，验证室内照明的可行性。结合PD接收光功率的研究，仿真室内PD接收光功率的分布，验证室内通信的可行性。
　　其次，对空间调制室内可见光MIMO通信系统的信噪比性能进行仿真分析，研究室内可见光通信的噪声来源，仿真噪声与数据传输速率之间的关系，确定主要噪声来源与次要噪声来源。
　　最后，对空间调制室内可见光MIMO通信系统的可靠性和有效性进行仿真分析，仿真白光LED和光电探测器PD的个数对系统误码率以及频带利用率的影响进行了研究，并且仿真LED和PD各自的参数对系统误码率性能的影响进行了分析，结果表明合理地配置白光LED和光电探测器PD个数以及各自的参数能改善整个通信系统性能。并且提出了MIMO链路阻塞方案来改善通信系统的性能，结果表明该方案都能有效地改善系统的误码率性能。

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第一章 绪论

1.1可见光通信系统概述

1.2可见光通信与红外、射频通信的比较

1.3可见光通信国内外发展状况

1.4论文研究的主要内容

第二章 室内可见光无线通信系统基本原理

2.1室内可见光无线通信系统发射与接收机结构

2.2室内可见光通信信道

2.3可见光通信链路模型

2.4可见光通信调制解调技术

2.5本章小结

第三章 基于空间调制的室内可见光MIMO通信系统

3.1概述

3.2室内可见光MIMO无线通信系统模型

3.3空间调制的室内可见光MIMO无线通信

3.4本章小结

第四章 基于空间调制的室内可见光MIMO通信系统的性能研究

4.1基于空间调制的室内可见光MIMO通信系统的误码率性能

4.2影响系统性能的因素对比

4.3本章小结

第五章 总结与展望

5.1全文工作总结

5.2工作展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢