無線光通信系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)技術(shù)研究.pdf

1、隨著頻譜資源被大量的開發(fā)利用，頻譜資源越來越稀缺，同時隨著人們的環(huán)保健康意識的增強，射頻對人體的輻射危害也逐漸進入人們的視線，這些促使人們尋找一種新興的接入方式。同時，隨著LED技術(shù)的逐漸成熟并隨之應(yīng)用于人們的生活，利用LED進行的可見光通信技術(shù)由于其潛在帶寬資源豐富，綠色安全無輻射的特點，逐漸受到研究人員的關(guān)注，并對其進行了大量的研究。本文主要研究了多色可見光通信技術(shù)中的調(diào)制技術(shù)，包括CSK星座點設(shè)計，星座點概率分布優(yōu)化等方面，還針對

2、可見光信道中存在的散彈噪聲，給出了相應(yīng)的檢測優(yōu)化方案。
　　首先，本文介紹了可見光通信的研究背景以及國內(nèi)外的研究進展，并對可見光通信中的調(diào)制技術(shù)領(lǐng)域的研究進行了簡要介紹。隨后針對多色可見光通信系統(tǒng)模型進行建模，對可見光信道特性，信道噪聲組成等方面進行了分析，并對本文所涉及的色移鍵控(CSK)的調(diào)制解調(diào)方案做了詳細描述。
　　隨后，本文對四色可見光通信中的等概分布的CSK星座點設(shè)計問題進行了研究。在該問題中，為了保證合成白光的

3、質(zhì)量，我們引入色溫以及顯色指數(shù)約束，并將該非線性約束轉(zhuǎn)換為線性約束，通過迭代優(yōu)化的方法獲得最優(yōu)星座點分布。然后我們利用該方案在不同光源，亮度以及色溫條件下進行了星座點優(yōu)化和系統(tǒng)仿真，仿真結(jié)果顯示，該優(yōu)化方法能有效地增大星座點間的最小距離，相比三色CSK調(diào)制在性能上有較大的增益。同時根據(jù)仿真結(jié)果的特點給出了一個能夠使四色LED燈組工作在最佳狀態(tài)的照明方案。
　　接著，本文對四色可見光通信規(guī)則星座圖下的概率分布進行了優(yōu)化。為了減小傳輸

4、端的硬件復(fù)雜度，通信系統(tǒng)通常采用規(guī)則的星座圖。本章為了減小調(diào)制信號的平均發(fā)射功率，引入格柵成形(Trellis Shaping)技術(shù)，并針對四色通信系統(tǒng)獨有的特點，提出了兩種Shaping方式:聯(lián)合Shaping和分組Shaping。聯(lián)合Shaping是將發(fā)射信號看作四維信號，改變四維星座圖上的每個星座點出現(xiàn)的概率，增大能量較少的星座點出現(xiàn)概率同時減小能量較大的星座點出現(xiàn)的概率。分組Shying方案則針對兩路信號獨立傳輸，根據(jù)四色通信的

5、特點，將數(shù)據(jù)分成獨立的兩路進行傳輸，并對每一路進行Shaping。仿真結(jié)果顯示，兩種Shaping方案均能明顯地減小發(fā)射功率，同時調(diào)制階數(shù)越高，Shaping所帶來的性能提升越大。
　　最后，本文還針對可見光通信中散彈噪聲對解調(diào)器性能的影響展開研究。本章首先提出了一種在光信道下利用導(dǎo)頻序列測量信號無關(guān)噪聲(SIGN)和信號相關(guān)噪聲(SDGN)比重的方法，隨后針對2-PAM檢測算法改進了解調(diào)信號的似然比計算公式，在采用LDPC碼的編