室内可见光无线通信调制方法

论文摘要

LED光源由于其亮度高、寿命长、性能稳定、节省能源等优点已经广泛进入我们的日常生活,并将成为下一代绿色环保光源,尤其LED响应时间短的特点,使其具有较高的调制频率。目前的市场对无线宽带通信接入的需求越来越强烈,同时无线光通信也受到广泛关注。可见光通信技术是一种在白光LED发明及应用后发展起来的新兴的无线光通信技术。与无线电通信相比,LED可见光通信系统具有发射功率高、无电磁干扰、无需申请频谱资源和室内不会出现数据泄漏等优点。因此,LED可见光通信系统具有显著的研究意义和较大的发展前景,已经被公认为一种新兴的短距离高速无线通信技术。为研究适合于室内可见光无线通信的信道传输编码方式,结合信道、LED和光电接收器的特点,基于OOK、M-PPM、DPPM、OPPM调制结构,提出差分可重叠脉冲位置调制方式（DOPPM）,并比较各调制方式的照明光功率和传信率。比较结果显示：在保持较高照明光功率的前提下,DOPPM的传信率明显高于其他调制编码方式。为了验证DOPPM调制方式的可行性,设计出一整套基于白光LED的高速室内可见光通信验证系统,包括发送端的信号编码器、光发射机和接收端的光电接收电路、预处理电路、自动增益控制电路及信号解调解码器。经过数学计算分析和基于硬件平台的实验测试,验证了DOPPM的可行性并且证明其更加适用于室内可见光无线通信系统,最后通过统计测试数据得出了DOPPM在验证系统下的误码率。该研究为室内可见光通信系统选择更实用的调制方式提供了理论支持并近一步对系统的具体实现提供了借鉴示例。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 LED可见光通信研究的历史与发展现状
• 1.2 本课题的提出与研究意义
• 1.3 本文研究重点及章节安排
• 第2章 室内可见光无线通信光路的分析与研究
• 2.1 室内可见光无线通信信道分析
• 2.2 LED光源
• 2.2.1 照明光源的发展
• 2.2.2 LED光源的特性
• 2.2.3 影响LED光源调制速度的因素
• 2.3 光电传感器的选择
• 2.3.1 PIN光电二极管的主要特性
• 2.3.2 本系统所采用的光电二极管的主要特性
• 2.4 本章小结
• 第3章 室内可见光无线通信的信道调制方法
• 3.1 常用信道调制编码方式
• 3.2 DOPPM差分可重叠脉冲位置调制
• 3.3 几种调制编码方式的性能分析
• 3.3.1 调制编码方式的码型
• 3.3.2 平均照明光功率比较
• 3.3.3 平均传信率比较
• 3.4 本章小结
• 第4章 室内可见光无线通信系统硬件平台的搭建
• 4.1 所选FPGA芯片概述
• 4.2 发射端模块硬件设计
• 4.2.1 基于FPGA的信源调制编码器的设计
• 4.2.2 LED光源的驱动模块的设计
• 4.3 接收端模块硬件设计
• 4.3.1 光电检测器及前置放大电路的设计
• 4.3.2 信号带通滤波电路的设计
• 4.3.3 主放大电路及增益控制电路的设计
• 4.3.4 信号电平判决器的设计
• 4.3.5 基于FPGA的信号解调解码器的设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统的调试与实验结果分析
• 5.1 发射端的调试
• 5.2 接收端的调试
• 5.3 系统联调
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢