基于LED交通燈的無(wú)線光通信系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì).pdf

1、作為一種新興的短距離無(wú)線通信技術(shù)，可見(jiàn)光通信(Visible LightCommunication，VLC)具有節(jié)約能源、部署靈活、安全保密等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)在LED(Light-emitting Diode)交通燈上增加信號(hào)發(fā)射設(shè)備和安裝車載光接收機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)LED交通燈和汽車間的無(wú)線可見(jiàn)光移動(dòng)通信，為智能交通通信系統(tǒng)(Intelligent Transportation Communication System，ITCS)的終端通信接入提

2、供了一種有效的解決方案，達(dá)到交通照明和通信并用，減少重復(fù)投資的目的。
　　 論文在分析當(dāng)前可見(jiàn)光通信和紅外通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，主要對(duì)室外LED交通燈與汽車間的可見(jiàn)光通信方式和接收機(jī)進(jìn)行了研究：通過(guò)對(duì)光傳輸模式、空氣衰減、調(diào)制方式和噪聲進(jìn)行分析，仿真說(shuō)明了直接探測(cè)接收的系統(tǒng)通信質(zhì)量不高，通信距離較短，滿足不了實(shí)際應(yīng)用的要求；為了增加系統(tǒng)可靠通信距離，主要改進(jìn)了接收光學(xué)系統(tǒng)、采用了均衡濾波和時(shí)間分集的可見(jiàn)光接收方式，設(shè)計(jì)了適合室外可見(jiàn)

3、光通信的抗衰落接收機(jī)，并通過(guò)MATLAB仿真說(shuō)明該接收機(jī)在增加通信距離方面的良好性能；通過(guò)建立動(dòng)態(tài)仿真平臺(tái)，對(duì)系統(tǒng)工作情況進(jìn)行了模擬。主要研究工作如下：
　　 (1)分析了LED交通燈和汽車間的室外可見(jiàn)光通信方式。通過(guò)建立空間通信模型，在具體情況下，分析了可見(jiàn)光在大氣中傳輸效應(yīng)，并針對(duì)典型天氣下的可見(jiàn)光衰減情況分析，得出霧和干雪天氣下信號(hào)光衰減較大。
　　 (2)仿真了直接探測(cè)接收的系統(tǒng)性能，說(shuō)明信號(hào)光強(qiáng)度隨通信距離快速

4、衰落。在LED交通燈和汽車通信系統(tǒng)中，采用了PPM調(diào)制方式有效避免“溢出”和“埋沒(méi)”問(wèn)題。信息低速傳輸時(shí)，系統(tǒng)的主要噪聲是背景光所產(chǎn)生的散粒噪聲。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)信號(hào)功率和噪聲功率的分析，仿真分析了LED交通燈和汽車間實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光通信的可行性。
　　 (3)提出了對(duì)LED可見(jiàn)光信號(hào)的“波長(zhǎng)選擇接收”的方法。該方法根據(jù)LED發(fā)光強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系，在實(shí)現(xiàn)接收較小信號(hào)光功率的同時(shí)屏蔽更多的背景光噪聲。
　　 (4)設(shè)計(jì)了采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的

5、時(shí)間分集接收方式。根據(jù)系統(tǒng)可見(jiàn)光通信的特點(diǎn)，初次提出采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)一種在判決之后的相似性比較分集合并方式，當(dāng)采用較多重時(shí)間分集時(shí)能夠提供明顯的誤碼率改善效果。通過(guò)仿真說(shuō)明，在波長(zhǎng)選擇接收之后，采用時(shí)間分集和相似性選擇合并方式能夠有效增加系統(tǒng)可靠通信距離，最終能夠達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求。
　　 (5)采用LABVIEW設(shè)計(jì)了一個(gè)系統(tǒng)可見(jiàn)光通信的動(dòng)態(tài)仿真平臺(tái)。通過(guò)建立光發(fā)射、傳輸和接收模塊構(gòu)建平臺(tái)，動(dòng)態(tài)仿真了在交通燈前行駛