高速可見光通信系統(tǒng)研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著技術(shù)的進步以及各種終端設(shè)備的普及，人們對無線通信數(shù)據(jù)傳輸速率以及服務(wù)質(zhì)量提出了更高的要求。面對更高速、更可靠的數(shù)據(jù)傳輸要求和緊缺的無線頻譜資源，處于免費頻段、擁有著巨大潛在通信容量同時可用于照明的可見光波段的可見光通信引起了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的極大關(guān)注。本文主要對利用可見光頻譜進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目梢姽馔ㄐ偶夹g(shù)進行研究，并設(shè)計和實現(xiàn)了一個基于RGB LED光源的高速可見光通信系統(tǒng)。
　　首先，本文針對可見光通信系統(tǒng)的物理層技術(shù)進行

2、調(diào)研，并提出了一種利用ACO-OFDM系統(tǒng)時域信號的反周期對稱特性對系統(tǒng)中的裁剪位置信號進行恢復(fù)的優(yōu)化算法。首先從可見光通信系統(tǒng)的系統(tǒng)模型入手，分析ACO-OFDM系統(tǒng)中信號的相關(guān)特性，并根據(jù)時域信號的反周期對稱性推導(dǎo)出信號恢復(fù)優(yōu)化算法，得到了優(yōu)化的接收機模型，經(jīng)過理論分析與仿真驗證得出該優(yōu)化算法可有效提高接收機的性能。
　　然后，本文對可見光通信系統(tǒng)收發(fā)端的驅(qū)動電路進行了設(shè)計和硬件實現(xiàn)。在發(fā)送端，通過詳細介紹使用的RGBA LE

3、D的工作特性，分析使用場效應(yīng)管驅(qū)動LED的電路原理，完成了對LED驅(qū)動電路的參數(shù)設(shè)計。在接收端，基于所使用的PD的性能參數(shù)，分析了驅(qū)動PD的跨阻放大和電壓放大兩級放大器的電路原理，完成了對PD驅(qū)動電路的參數(shù)設(shè)計。
　　接著，本文研究可見光通信系統(tǒng)的數(shù)字基帶部分的設(shè)計與實現(xiàn)。首先針對DCO-OFDM系統(tǒng)模型，在給出的系統(tǒng)整體框圖基礎(chǔ)上，對包括基本參數(shù)、物理層數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)和基帶實現(xiàn)結(jié)構(gòu)三部分的系統(tǒng)基帶方案進行了設(shè)計。然后對基帶系統(tǒng)中發(fā)射

4、端和接收端的FPGA實現(xiàn)進行了詳細介紹，重點闡述了收發(fā)端FPGA實現(xiàn)中重要模塊的硬件設(shè)計和實現(xiàn)細節(jié)。
　　最后，本文對所實現(xiàn)的基于DCO-OFDM的高速可見光通信系統(tǒng)進行了測試分析。測試內(nèi)容包括信道頻率響應(yīng)、時域信號波形、信號頻譜、傳輸速率和誤比特率等。測試結(jié)果表明，在不加卷積編碼時系統(tǒng)應(yīng)用層的平均速率可達508Mbps且誤比特率低于10-4量級，當加1/2卷積編碼且傳輸距離為3m時系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高清視頻實時可靠的傳輸，成功實現(xiàn)了預(yù)