Optimization of Modulation Scheme in Visible Light Communication.pdf

1、無線光通信(OWC)有可能成為頻譜短缺的補救方案，尤其是OWC能夠使無線家庭網(wǎng)絡(luò)從現(xiàn)有的射頻系統(tǒng)分流數(shù)據(jù)流量。在OWC中，通過調(diào)制光源強度發(fā)送數(shù)據(jù)，光源通常是非相干發(fā)光二極管(LED)。因此，OWC系統(tǒng)使用強度調(diào)制(IM)與直接檢測(DD)光載波。由于現(xiàn)成的LED產(chǎn)品調(diào)制能力有限，實際OWC系統(tǒng)的傳輸帶寬受限，可用帶寬必須高效地使用。
　　論文的目標(biāo)是開發(fā)一種新的調(diào)制方案，較好地適用于區(qū)間干擾(ICI)環(huán)境，大幅改善信道容量和誤比

2、特率性能。本方案也可以與現(xiàn)有調(diào)制方案結(jié)合，提高系統(tǒng)性能。本文提出的方案適合改善系統(tǒng)的帶寬、傳輸容量和功率效率，精確地提供了最大的覆蓋區(qū)域。
　　接收功率是改善BER、信道容量、數(shù)據(jù)速率和覆蓋區(qū)域的重要因素，本文考察了接收功率、距離與覆蓋區(qū)域之間的關(guān)系，通過考慮必需的接收功率和最小干擾，發(fā)現(xiàn)了LED覆蓋室內(nèi)最大區(qū)域的正確位置。最大的覆蓋面積可以是小區(qū)間ICI的原因，惡化了系統(tǒng)容量和BER性能。本文使用不同的正交脈沖(DOP)，提出了

3、一種信令方案抵消小區(qū)邊緣處來自鄰區(qū)的干擾功率。利用接收機匹配濾波器端的正交函數(shù)，可以容易地抵消干擾功率。使用哈達(dá)瑪編碼矩陣(HCM)可以生成正交脈沖(OP)，每個小區(qū)可以使用不同的DOP。高階HCM可以生成大量的OP，但需要高帶寬LED。OP數(shù)受高帶寬LED的可用性的約束。因此，通過在室內(nèi)某個距離上重用OP(ROP)可以使OP數(shù)最小化，減小了更多帶寬的使用，也降低了接收機、發(fā)射機的復(fù)雜度。高帶寬脈沖產(chǎn)生高容量，低帶寬脈沖產(chǎn)生低容量，對不

4、同的小區(qū)，信道容量并不類似，因此，容量由使用發(fā)射功率來維持。本文推導(dǎo)和比較了DOP、ROP和NOP在無干擾條件下，要維持所需信道容量的最優(yōu)功率。干擾也依賴于使用同一信令方案的不同小區(qū)間的距離。在NOP方案中，本文使用同一信號，在室內(nèi)所有小區(qū)帶寬相同。發(fā)射功率允許在每個活動的物理資源塊(PRB)獨立分配，該PRB已被分配給網(wǎng)絡(luò)中的用戶。因此，執(zhí)行動態(tài)還是固定功率分配，取決于室內(nèi)特定位置的干擾功率。結(jié)果表明，使用OP，特別是在室內(nèi)干擾區(qū)域，

5、BER和容量性能顯著提高。
　　該方案已與現(xiàn)有基帶調(diào)制方案結(jié)合，如脈位調(diào)制(PPM)、差分PPM(DPPM)、差分幅度PPM(DAPPM)、多PPM。通過與現(xiàn)有方案結(jié)合，顯著提高了譜效率、傳輸容量和帶寬效率。
　　本文也研究了更高階的調(diào)制，將HCM映射成比特，提高了傳輸容量，而無需增加發(fā)射功率。尤其是在多區(qū)環(huán)境中的干擾區(qū)域，數(shù)據(jù)速率顯著提高。本文也推導(dǎo)了信噪比(SNR)，以在小區(qū)間提供相似的容量分布，在室內(nèi)高干擾區(qū)達(dá)到最優(yōu)的