高效可見(jiàn)光空間調(diào)制方案的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著科技的不斷進(jìn)步，人們對(duì)于高速通信的需求不斷提高，當(dāng)前的通信傳輸速率已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足人們的需求，同時(shí)頻譜資源短缺的問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，迫使人們尋求新的方式實(shí)現(xiàn)傳輸速率的提升。發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，LED）節(jié)能照明的興起，使可見(jiàn)光通信（Visible Light Communication，VLC）漸漸走入人們的視野?？梢?jiàn)光通信技術(shù)在滿(mǎn)足人們照明需求的同時(shí)，還滿(mǎn)足了人們對(duì)于高速通信的需求。并且，可見(jiàn)光通信由

2、于其巨大的頻譜資源，良好的保密性，綠色無(wú)污染以及對(duì)現(xiàn)有通信系統(tǒng)無(wú)干擾，已吸引了大批科研人員對(duì)其進(jìn)行相關(guān)研究。
　　另一方面，多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技術(shù)作為現(xiàn)代通信領(lǐng)域的一種高效調(diào)制技術(shù)，在系統(tǒng)的發(fā)射端和接收端同時(shí)采用多根天線來(lái)提高系統(tǒng)的空間維度，通過(guò)多天線的傳輸可以獲得空間復(fù)用和分集增益，使得MIMO技術(shù)在不增加系統(tǒng)帶寬和功率的情況下，顯著提升系統(tǒng)的性能和傳輸速率。為

3、進(jìn)一步提升可見(jiàn)光通信性能，需引入高效的MIMO技術(shù)，但由于MIMO技術(shù)的性能易受到信道相關(guān)性影響，而光信道的信道相關(guān)性一般較大，基于MIMO技術(shù)的空間調(diào)制(Spatial Modulation，SM)技術(shù)由于能夠有效避免信道間干擾，成為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光通信高速傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光通信的高效調(diào)制設(shè)計(jì)，本論文研究工作如下:
　　首先，我們對(duì)于可見(jiàn)光通信中的直接編碼空間鍵移調(diào)制(Direct-code Space Shift

4、Keying，DC-SSK)進(jìn)行了優(yōu)化分析，該調(diào)制方案充分利用每個(gè)激活LED和未激活LED的空間信息來(lái)獲得更高的傳輸速率。我們?cè)诩尤氚l(fā)射功率參數(shù)下分析信號(hào)的映射準(zhǔn)則，給出對(duì)應(yīng)映射表。針對(duì)該方案的性能分析，給出了系統(tǒng)誤符號(hào)率的表達(dá)式。通過(guò)仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方案對(duì)于系統(tǒng)傳輸速率的提升以及理論表達(dá)式的準(zhǔn)確性。
　　其次，在DC-SSK方案基礎(chǔ)上，研究了信道相關(guān)性對(duì)于系統(tǒng)性能的影響，提出高復(fù)雜度的最優(yōu)功率分配算法和低復(fù)雜度的次優(yōu)功率分配算法

5、，使系統(tǒng)能夠在信道相關(guān)性高的情況下依舊能夠獲得良好的系統(tǒng)性能，在提高傳輸速率的同時(shí)得到較好的系統(tǒng)可靠性。對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行仿真分析，證實(shí)提出的功率分配算法能夠有效地降低高信道相關(guān)性對(duì)于系統(tǒng)的影響，提高系統(tǒng)性能。與此同時(shí)，我們還分析LED相關(guān)位置和半功率角對(duì)于DC-SSK系統(tǒng)性能的影響，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用有較強(qiáng)的指導(dǎo)作用。
　　最后，我們?cè)O(shè)計(jì)優(yōu)化了可見(jiàn)光通信中四色LED復(fù)雜空間調(diào)制(Quad-LED Complex Spatial Modul