可见光LED通信系统的性能研究与理论设计

论文摘要

在全球能源短缺的背景下,LED作为一种新型的绿色光源产品,其将取代白炽灯和荧光灯已经越来越被人们所认同,基于可见光LED的通信也就应运而生。可见光LED通信相对于无线电通信有不需申请频谱、无电磁干扰、通信安全等优点,相对于红外通信有不需限制发射功率的优点。目前国内外都在对其进行研究,且主要集中于实验研究,对于理论的研究主要是针对小功率LED进行的,这已不符合当前照明用LED的实际。因此,本论文主要进行大功率可见光LED通信系统的理论分析,同时结合理论分析对发射机和接收机的设计进行探讨。本论文的研究工作如下:(1)对白光LED光谱特性和调制特性进行了研究,讨论了提高荧光粉白光LED调制带宽的两个方法:加蓝色滤光片和优化驱动电路。对于后者,给出了一种基于预均衡技术的驱动电路。(2)在照明约束条件下对室内无线光通信信道进行了建模,获得特定光源、房间和探测器布置下的冲激响应函数;分析了多种因素对系统信噪比的影响,降低系统带宽、提高发射光功率和集中光源都可提高系统的信噪比。(3)对白光LED接收系统的传输特性进行了研究,使其具有根号升余弦滚降特性可消除码间干扰并实现匹配滤波,采用MATLAB对满足上述要求的接收滤波器进行了设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 概论
• 1.1 可见光通信的意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.3 本论文的主要研究内容
• 2 可见光通信发射端机的研究
• 2.1 白光LED 的特性
• 2.2 白光LED 的驱动电路
• 2.3 本章小结
• 3 基于照明约束的可见光无线信道分析
• 3.1 白光LED 的照明布局
• 3.2 无线信道的分析
• 3.3 OOK 基带系统性能的分析
• 3.4 本章小结
• 4 可见光通信接收端机的研究
• 4.1 无码间干扰和匹配滤波器
• 4.2 可见光通信的接收滤波器设计
• 4.3 可见光通信系统的接收实现
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 致谢
• 参考文献