可见光通信系统中基于HU-OFDM的调制技术研究

摘要

目前可见光通信已经成为了室内高速通信的一个极具吸引力的方案，但其在实际应用中还有许多关键问题亟待解决，目前的众多研究表明，如何满足高速率通信的需求，同时尽可能减小多径效应对系统的影响，是可见光通信在实际应用中面临的关键问题。OFDM调制技术发展相对成熟，频带利用率高，且具有良好的抗多径干扰的性能，所以OFDM成为了可以满足可见光通信系统需求的调制技术之一。
　　本文在深入分析了OFDM调制技术特点及可见光通信系统的特性后，设计了一种应用于可见光通信的基于快速哈特莱变换的正交频分复用技术—HU-OFDM，全文的主要工作如下：
　　1.首次提出将哈特莱变换与U-Flip极性编码应用于OFDM中，得到可以应用于可见光通信系统中的“实、正”信号，并推导出快速哈特莱变换的变换式，实现FHT算法仿真，然后根据FHT算法特征选取了特殊的星座映射方式PAM映射，设计了映射方式与解映射方式。
　　2.设计了一种基于HU-OFDM的PAPR抑制算法，利用预留的保护载波作为虚拟子载波，基于FHT进行迭代算法，并选取出迭代次数、虚拟子载波数目及幅值门限系数三个参数的最佳取值。
　　3.对U-Flip极性编码在接收端的极性恢复方案提出了一种改进，HU-OFDM系统解调端不使用传统的U-Flip解编码方案—即将正负模块相加恢复出双极性信号，而是在解调端增加一个判决过程，设定判决规则对接收到的单极性信号进行判决来恢复双极性信号，以降低噪声对系统的影响。
　　4.本文实现了HU-OFDM与VLC-OFDM技术的主要算法模块以及可见光信道模块，并通过模拟不同信道环境，对HU-OFDM可见光通信系统进行了建模仿真，验证了HU-OFDM仍然具有优异的抗多径干扰性能，且在频谱效率、误比特率以及实现复杂度的性能指标上均有所改进，同时也验证了基于HU-OFDM的PAPR抑制算法对峰均比的抑制效果显著。

目录

声明

缩略语与注释

第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 可见光通信系统

1.3 研究现状与应用

1.4论文主要研究内容与结构

第二章 室内可见光通信OFDM技术

2.1 可见光通信调制技术

2.2 VLC-OFDM关键技术

2.3 VLC-OFDM技术分析与比较

2.4 本文研究的方向与流程

2.5 本章小结

第三章 HU-OFDM调制技术及关键模块设计

3.1 基于快速哈特莱变换的HU-OFDM机制

3.2 时域抽取快速哈特莱变换实现

3.3 映射方式选择

3.4 HU-OFDM系统PAPR抑制

3.5 单极化处理

3.6 解调端极性恢复检测设计

3.7 本章小结

第四章 可见光HU-OFDM性能仿真与分析

4.1 仿真平台及仿真方法

4.2 HU-OFDM功能模块的实现

4.3 VLC信道模块的实现

4.4 HU-OFDM系统仿真与性能验证

4.5 分析与总结

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 不足与展望

致谢

参考文献

在研期间参加课题及发表论文