高效可見光空間調制方案的設計與研究.pdf

1、隨著科技的不斷進步，人們對于高速通信的需求不斷提高，當前的通信傳輸速率已經(jīng)遠遠不能滿足人們的需求，同時頻譜資源短缺的問題也越來越嚴重，迫使人們尋求新的方式實現(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，使可見光通信（Visible Light Communication，VLC）漸漸走入人們的視野?？梢姽馔ㄐ偶夹g在滿足人們照明需求的同時，還滿足了人們對于高速通信的需求。并且，可見光通信由

2、于其巨大的頻譜資源，良好的保密性，綠色無污染以及對現(xiàn)有通信系統(tǒng)無干擾，已吸引了大批科研人員對其進行相關研究。
　　另一方面，多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技術作為現(xiàn)代通信領域的一種高效調制技術，在系統(tǒng)的發(fā)射端和接收端同時采用多根天線來提高系統(tǒng)的空間維度，通過多天線的傳輸可以獲得空間復用和分集增益，使得MIMO技術在不增加系統(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、進一步提升可見光通信性能，需引入高效的MIMO技術，但由于MIMO技術的性能易受到信道相關性影響，而光信道的信道相關性一般較大，基于MIMO技術的空間調制(Spatial Modulation，SM)技術由于能夠有效避免信道間干擾，成為進一步實現(xiàn)可見光通信高速傳輸?shù)年P鍵技術。為了實現(xiàn)可見光通信的高效調制設計，本論文研究工作如下:
　　首先，我們對于可見光通信中的直接編碼空間鍵移調制(Direct-code Space Shift

4、Keying，DC-SSK)進行了優(yōu)化分析，該調制方案充分利用每個激活LED和未激活LED的空間信息來獲得更高的傳輸速率。我們在加入發(fā)射功率參數(shù)下分析信號的映射準則，給出對應映射表。針對該方案的性能分析，給出了系統(tǒng)誤符號率的表達式。通過仿真結果驗證了該方案對于系統(tǒng)傳輸速率的提升以及理論表達式的準確性。
　　其次，在DC-SSK方案基礎上，研究了信道相關性對于系統(tǒng)性能的影響，提出高復雜度的最優(yōu)功率分配算法和低復雜度的次優(yōu)功率分配算法

5、，使系統(tǒng)能夠在信道相關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得到較好的系統(tǒng)可靠性。對優(yōu)化方案進行仿真分析，證實提出的功率分配算法能夠有效地降低高信道相關性對于系統(tǒng)的影響，提高系統(tǒng)性能。與此同時，我們還分析LED相關位置和半功率角對于DC-SSK系統(tǒng)性能的影響，對于實際應用有較強的指導作用。
　　最后，我們設計優(yōu)化了可見光通信中四色LED復雜空間調制(Quad-LED Complex Spatial Modul