可見光通信中的PPM編碼調(diào)制技術(shù).pdf

1、近年來，無線通信的發(fā)展受到了諸多的限制，如頻譜資源的短缺，電磁輻射對人體的危害等。而隨著發(fā)光二極管(LED)技術(shù)的不斷發(fā)展和在現(xiàn)代家庭中的普遍使用，與之對應(yīng)的使用LED燈進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖覂?nèi)可見光通信技術(shù)因此受到了極大的關(guān)注?？梢姽馔ㄐ偶夹g(shù)具有頻譜資源豐富，綠色安全，能量轉(zhuǎn)化率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，對于實(shí)現(xiàn)室內(nèi)高速綠色通信具有重要的研究價(jià)值。本文主要著眼于室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)中的編碼調(diào)制技術(shù)，側(cè)重于優(yōu)化系統(tǒng)的性能。
　　首先，本文介紹了可見光

2、通信中基本的理論知識，包括通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，調(diào)制技術(shù)和信道編碼技術(shù)。一個(gè)可見光通信系統(tǒng)包含發(fā)送端和接收端，它們又分別包含調(diào)制/解調(diào)，編碼/解碼等模塊。針對調(diào)制技術(shù)，我們對常用的OOK、PPM、MPPM等調(diào)制技術(shù)進(jìn)行了分析和比較，并重點(diǎn)介紹了MPPM軟解調(diào)的輸出對數(shù)似然比計(jì)算。信道編碼也是通信系統(tǒng)中不可或缺的部分，LDPC碼具有近香農(nóng)限的優(yōu)異性能、較低的誤碼平臺、吞吐量大等優(yōu)點(diǎn)，因此我們主要介紹LDPC碼。針對LDPC碼，本論文重點(diǎn)闡述了它的

3、譯碼算法。
　　其次，本文對基于LDPC碼編碼的MPPM調(diào)制技術(shù)進(jìn)行了研究，采用MPPM調(diào)制的系統(tǒng)的性能主要受MPPM調(diào)制比特符號映射方式的影響。我們采用基于LDPC碼的BICM-ID方案，并運(yùn)用改進(jìn)的EXIT分析方法來精確預(yù)測聯(lián)合LDPC碼和MPPM調(diào)制的迭代譯碼系統(tǒng)的收斂門限，分析BICM-ID系統(tǒng)的性能。此外，我們詳細(xì)解釋了改進(jìn)的遺傳算法，并利用包括EXIT門限在內(nèi)不同的判斷準(zhǔn)則，搜索較優(yōu)的比特符號映射方式，通過比較和仿真驗(yàn)

4、證，證明遺傳算法結(jié)合EXIT門限的方法是可行的。
　　接著，本文研究了MPAPM調(diào)制的星座優(yōu)化問題。相比于MPPM調(diào)制，MPAPM引入幅度變量，進(jìn)一步增加了星座的維度，能應(yīng)用于對傳輸速率有較高要求的場合。我們將MPAPM的高維星座優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)凸優(yōu)化問題，利用Matlab工具求解。根據(jù)優(yōu)化的結(jié)果，MPAPM在與OOK有相同的傳輸效率的條件下，性能上有稍許優(yōu)勢。如果考慮犧牲部分傳輸效率，與傳統(tǒng)MPPM調(diào)制相比，MPAPM星座的星

5、座點(diǎn)能量分布不均衡，相比能量分布均衡的MPPM星座有更大的最小歐式距離，因此在SER性能上有明顯增益。
　　最后，本文還研究了可見光通信中的亮度調(diào)節(jié)方案。亮度調(diào)節(jié)方案一般分為兩類，一類基于調(diào)制技術(shù)，一類基于信道編碼技術(shù)?；谡{(diào)制的方案我們介紹了VOOK、VPPM、MPPM和混合MPPM調(diào)制方案，并分別闡述了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。我們的討論重點(diǎn)是混合MPPM調(diào)制，其在亮度調(diào)節(jié)范圍、調(diào)節(jié)分辨率、傳輸效率等方面有明顯優(yōu)勢?；诰幋a的方案主要通過