室内无线OCDMA通信系统的性能研究

摘要

无线光通信作为新兴的研究热点，以其不受频率监管的限制、频谱资源丰富、数据速率高等优点，吸引了越来越多的研究力量。室内无线光通信利用了光介质在短距离通信中的优势，可以满足高的带宽和数据速率要求，但室内无线光通信的缺点也是显而易见的，易受到强烈的环境光噪声、多径效应和远近效应的干扰，因此研究的重点在于如何克服这些缺点。
　　本文所研究的室内无线光通信系统使用光码分多址接入(OCDMA)技术，该技术具有安全性能好、用户随机接入等优点，目前广泛应用于在室内无线光通信的理论研究中。OCDMA多址接入方式的地址码解决方案中光正交码是应用最广泛的，本研究中也采用的是光正交码。同时，本文对无线光通信链路信道模型的分类进行了介绍，并对其中的视距(LOS)非定向信道模型以及非视距(Non-LOS)非定向信道模型的光信号空间功率分布进行了初步的研究和数值计算，通过对功率空间分布图的对比分析后，本文在室内无线OCDMA系统模型中采用的没有对准要求、鲁棒性更好的非视距(Non-LOS)非定向信道模型，也就是漫反射信道模型。
　　本文主要的研究成果:
　　(1)提出室内无线OCDMA系统模型，该模型采用BPPM调制，并考虑多径干扰的影响，在人眼安全的功率范围内对该系统模型的误码率进行推导和数值计算。研究了包括光正交码码长、码重和互相关系数以及蜂窝中的用户数对系统性能的影响，计算了不同互相关系数和不同的峰值传输功率，在码长变化的情况下系统性能的变化趋势，在数值图的对比中，得到性能最好的光正交码，并给出了码长范围在100到260之间的最佳互相关系数和最佳码重的计算公式。得到结论光正交码参数的最优选择可以大大提高系统性能。
　　(2)在室内无线OCDMA通信系统模型中加入了功率控制机制，功率控制机制的目的是使系统中所有发射机所发出的光信号，在到达接收机时达到功率均衡。我们推导和计算了使用功率控制机制的系统误码率，与未使用功率控制机制的系统性能进行对比，发现功率控制能让系统在更低的功率消耗的基础上，提高系统性能。得到结论功率控制机制可以减弱远近效应对系统性能的影响。
　　(3)提出了对无线OCDMA系统的功率控制机制进行优化的动态资源分配算法，该算法的原理是对系统中的用户进行优先级分级，不同的优先级有不同的通信链路性能的保证。本文计算了当目标用户提高优先级时，系统功率该如何重新分配，得到一个功率取值的范围，在这个范围中取得使系统总的功率消耗的最小值即可。该算法使得室内无线OCDMA系统中的功率资源得到更加有效的利用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 可见光介质的特点

1．1．2 光码分多址接入技术优势

1．2 国内外发展及研究现状

1．3 研究内容及结构组织

第二章 室内无线OCDMA通信系统关键技术

2．1 光正交码的简介

2．1．1 光正交码的基本性质

2．1．2 光正交码的差集合

2．1．3 光正交码的容量上限

2．1．4 光正交码的生成

2．2 室内无线OCDMA通信系统信道模型

2．2．1 无线OCDMA系统基本组成结构

2．2．2 室内无线光通信的信道模型的分类

2．2．3 LOS非定向无线光信道模型

2．2．4 非LOS非定向无线光信道模型

2．3 本章小结

第三章 室内无线OCDMA系统中光正交码的量优选择

3．1 室内无线光通信系统模型

3．1．1 天花板反射信道模型

3．1．2 BPPM调制方式

3．1．3 光电检测器的统计特性

3．2 室内无线OCDMA系统性能分析

3．2．1 人眼安全的最大曝光值(MPE)

3．2．2 室内无线OCDMA系统误码率的推导

3．2．3 光正交码的系统性能分析

3．2．4 光正交码的量优参数选择

3．3 本章小结

第四章 功率控制机制在室内无线OCDMA系统中的分析

4．1 室内功率控制无线光通信系统

4．1．1 光路径损失

4．1．2 光电检测器的统计特性

4．1．3 功率控制系统误码率推导

4．1．4 功率控制系统性能分析

4．2 动态资源分配算法优先级功率控制系统性能分析

4．2．1 DRMA优先级系统原理

4．2．2 DRMA优先级系统性能推导

4．2．3 DRMA功率资源分配数值计算

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果