基于白光LED的室内可见光MIMO通信系统研究

摘要

目前，基于白光LED的可见光无线通信系统使用的商业照明LED器件响应带宽只有几兆赫兹，无法满足大容量高速率通信的需求；LED器件的有限光束角度介于全向天线和定向天线之间，为准定向天线，这使得LED光源的覆盖范围有限。因此，研究基于白光LED的室内可见光MIMO通信系统，采用多阵元LED发射天线，可以有效提高LED光源覆盖面积，增加链路的作用范围，获得更高的传输速率，且无需增加系统传输带宽及发射功率，克服因人员走动以及阴影效应造成的通信链路中断，提高光谱效率。
　　本论文在调研了白光无线通信技术发展现状、技术特点、射频通信中不同MIMO检测算法特点、研究现状的基础上，重点研究了室内可见光MIMO信道特性，研究不同多用户检测算法对室内可见光MIMO通信系统性能影响，对其理论进行分析，并结合实验进行验证。主要工作内容体现在以下两个方面：
　　（1）MATLAB仿真分析室内可见光MIMO信道特性，包括光照度分布、接收光功率分布、脉冲响应分布、SNR分布，信道容量分布表征信道特性等；
　　（2）构建MIMO原型系统，理论分析不同检测算法，利用不同信道矩阵实现ZF、MMSE、QR检测算法过程，通过上述检测算法实现每支路2Mbit/s的并行数据传输，MIMO演示系统获得4倍于单路系统的传输速度。实验分析信道矩阵、检测算法对于MIMO通信系统性能的影响。
　　论文验证了ZF、MMSE、QR检测算法在可见光MIMO系统中成倍的提升系统传输速率。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2课题研究意义

1.3研究内容和研究目标

1.4论文创新点

1.5论文结构

第二章 可见光无线通信技术研究

2.1可见光通信技术已成为国际研究热点

2.2可见光通信中关键问题及发展状况

2.3可见光MIMO技术

2.4总结

第三章 室内可见光MIMO信道仿真

3.1相关工作

3.2仿真模型的建立

3.3信道特性仿真

3.4 信噪比

3.5信道容量

3.6本章小结

第四章 室内可见光MIMO系统设计

4.1相关工作

4.2相关问题

4.3系统描述

4.4模块设计

4.5 MIMO演示系统

4.6总结

第五章 室内可见光MIMO系统多用户检测算法研究

5.1相关工作

5.2相关问题

5.3信道矩阵

5.4多用户MIMO检测算法

5.5算法性能分析

5.6本章小结

第六章 总结与展望

6.1论文总结

6.2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 攻读硕士学位期间申请的专利

附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢