OFDM可見光通信關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、可見光通信(Visible Light Communication，VLC)作為一種新興的短距離無線通信技術(shù)，正得到越來越多的重視與研究?？梢姽馔ㄐ啪哂蓄l譜資源豐富，低耗低，低成本，保密性能好等優(yōu)勢。隨著發(fā)光二極管（Light-Emitting Diode，LED）的普及與高速發(fā)展，基于LED的照明與顯示系統(tǒng)已經(jīng)越來越融入到人們的生活。同傳統(tǒng)射頻通信一樣，在VLC的實(shí)現(xiàn)技術(shù)中，正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Di

2、vision Multiplexing，OFDM)技術(shù)因其在頻譜利用率，抗頻率選擇性衰落，調(diào)制解調(diào)簡單易于實(shí)現(xiàn)，接收端無需復(fù)雜均衡技術(shù)等優(yōu)勢也被廣泛使用。本論文將以O(shè)FDM可見光通信系統(tǒng)為基礎(chǔ)，研究其實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵技術(shù)，并展開相應(yīng)的系統(tǒng)性研究。
　　首先，本文概述了OFDM技術(shù)的工作原理，分析了其頻分性，正交性的由來，論證了快速傅里葉反變換等技術(shù)在OFDM中的應(yīng)用原理，闡述了循環(huán)前綴在OFDM系統(tǒng)中減小碼間干擾的意義及其原理，指出了

3、OFDM通信系統(tǒng)相較于單載波通信系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn);進(jìn)一步概述了可見光通信系統(tǒng)的一般原理框圖，與傳統(tǒng)射頻通信系統(tǒng)做了對比，分析了可見光通信系統(tǒng)中存在的散彈噪聲和熱噪聲模型。
　　其次，本文分析了OFDM技術(shù)在可見光通信系統(tǒng)中最為廣泛的四種技術(shù)，包括，直流偏置的正交頻分復(fù)用(Direct Current biased Optical-OFDM，DCO-OFDM)，非均勻限幅光正交頻分復(fù)用(Asymmetrically Clipped Op

4、tical OFDM，ACO-OFDM)，脈沖幅度調(diào)制-離散多音頻(Pulse Amplitude Modulated-Discrete Muititone，PAM-DMT)，以及反轉(zhuǎn)OFDM(Flip-OFDM)。本文詳細(xì)闡述了每種OFDM系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，并比較了其中的異同點(diǎn)，并重點(diǎn)分析了削波對每種OFDM體制下發(fā)送信號峰均比分布的影響。本文給出了削波后每種OFDM信號峰均比的互補(bǔ)累積分布函數(shù)，發(fā)現(xiàn)了該互補(bǔ)累積分布函數(shù)為分段函數(shù)，并進(jìn)

5、一步揭示了該分段函數(shù)的間斷點(diǎn)分布特性、函數(shù)的單調(diào)性以及削波后峰均比上下界的特性與削波大小的關(guān)系，最后通過仿真驗(yàn)證了本文所述結(jié)論的正確性。
　　隨后，本文從最優(yōu)化功放處發(fā)送信號峰均比的角度，確定了在各種OFDM可見光通信系統(tǒng)中應(yīng)該采取在數(shù)字域削波還是在模擬域進(jìn)行削波的問題。本文研究表明，ACO-OFDM，PAM-DMT和Flip-OFDM在削波后的信號的峰均比比削波前的原信號增加3dB，因此在這三種系統(tǒng)中應(yīng)該采取模擬削波，即發(fā)送信號

6、應(yīng)該先過功放再在模擬域進(jìn)行削波。在DCO-OFDM中，本文首先對削波進(jìn)行建模，然后從最大化接收端信干燥比的角度優(yōu)化發(fā)送端削波強(qiáng)度，并在此條件下考慮數(shù)字削波還是模擬削波。本文的研究表明，在接收端最大光信噪比20dB及以下的信道條件下，應(yīng)該采取模擬削波;在25dB以上的信道條件下，理論上應(yīng)該采取數(shù)字削波，即在數(shù)字域削波后再進(jìn)行功率放大。
　　最后，本文以DCO-OFDM可見光通信系統(tǒng)為研究對象，結(jié)合一個實(shí)際的應(yīng)用場景，在考慮到實(shí)際LE