基于OFDM可见光通信系统发送器研究

为提高可见光通信系统的传输速率, 利用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)调制技术, 设计并实现了基于DSP(Digital Signal Process)处理器的可见光通信系统发送器。硬件系统主要由DSP电气平台、 D/A(Digital/Analog)转换电路与Bias-tee/LED(Light Emitting Devices)驱动电路构成。软件系统采用16PSK调制方式对OFDM子信道进行编码, 以增强系统的抗噪声能力, 使之不易受信道特性变化的影响。实验结果表明, 该发送器可实现OFDM数据帧发送, 在调制方式为16PSK、 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)计算为16阶基2快速傅里叶变换算法时, 发送端的有效数据传输速率为18 kbit/s。负载阻值越大, 发光二极管驱动电路OFDM输出信号的波形失真越小。将OFDM技术移植到可见光通信系统的研发中, 不仅能提高系统的数据传输速率, 同时还能有效抑制因信道衰落和延迟而引起的符号间干扰(ISI: Inter-Symbol Interference)及载波间干扰（ICI: Inter-Carrier Interference）。     

基于硬件预均衡电路的高速可见光通信系统

 可见光通信（VLC）是一种新型无线光通信技术,它将照明和通信结合起来,因此具有极其广阔的应用前景,成为近年来研究的热点。目前VLC发展的主要瓶颈在于,LED有限的调制带宽限制了VLC系统的传输速率。为解决这一问题,可见光通信系统中使用了硬件预均衡电路,设计并使用了单双级联桥T幅度均衡器,结合自适应比特功率加载正交频分复用（OFDM）技术,有效地提高了可见光通信系统的调制带宽和传输速率。     

基于量子点白光LED的可见光通信系统

针对目前可见光通信( VLC: Visible Light Communication) 系统中存在的光源照明效果差和效率低的问题,提出了以量子点白光发光二极管( QDs-WLED: Quantum Dots White Light Emitting Diode) 作为VLC 系统的光源,并以此设计了一套便携式点对点VLC 收/发终端。采用一步合成法合成了峰值在570 nm 高稳定性、高量子效率的核壳硒化镉( CdSe) 量子点材料,其量子产率达到81%。将该量子点材料取代传统的荧光粉材料,与环氧树脂混合后涂到蓝光LED( Light Emiting Diode) 芯片上制成白光LED 器件,并测试了其发光光谱、色坐标图和流明效率。然后阐述了VLC 系统的结构和原理,并编写了通信软件和制定了相关协议,实现了系统的软硬件集成,利用所研制的VLC 系统,开展了通信实验。实验结果表明,QDs-WLED 除了拥有出色的照明效果和节能特性外,也能实现数据传输的功能。在选择最佳直流偏置电压2． 70 V 的情况下,系统的最大通信距离为1． 3 m,可达到的最大通信速度为267 kbit /s,误码率( BEＲ: Bit Error Ｒatio) 小于10 ^{－ 3}。     

可见光ACO-OFDM通信系统的选择性判决反馈均衡

针对非对称限幅光正交频分复用(ACO-OFDM)的可见光通信系统中发光二极管引起的非线性失真问题,提出了一种选择性判决反馈均衡(s DFE)方法.该法设计了一个具有选择反馈均衡功能的模块,用线性信号来补偿非线性信号解决了ACO-OFDM的非线性失真,所产生的线性补偿信号可根据限幅边界范围进行选择性判决反馈,实现补偿ACO-OFDM信号频谱.仿真结果表明:在不同光功率条件下,该方法能够有效改善误码率性能,比特误码率可以达到1.37×10~(-4),恢复信号的频谱幅度可达38 d Bm.     

基于K-means聚类的可见光通信室内定位系统的研究

本文设计并搭建了一种定位精度高、系统简单的可见光通信室内定位系统.在发射端使用频分多址技术编码光标识码,以发光二极管灯具为信号源发射定位信息.在接收端对接收到的混合光信号进行傅里叶变换,将基于频分多址编码的光标识码在频域上进行分离,从而获取各个发光二极管的光标识码和光强数值.同时,通过多次光信号数据测量,进行K均值聚类迭代选出最优点,可以消除三边定位算法的突兀点和方程无解的问题,以此得到高精度的定位坐标.通过理论推导和实验测量,本系统的定位误差为3±3cm.本文所提出的室内定位方案系统简单可靠、定位精度高,使可见光通信室内定位技术进一步接近市场应用.     

结合混合OFDM技术的LED室内定位算法

现有的许多LED室内定位系统,其定位精度都受限于室内环境中的多径干扰.鉴于OFDM可在抵抗多径干扰的同时提高传输速率,提出了一种结合混合OFDM的LED室内定位算法,利用非对称限幅光OFDM调制奇载波,脉冲幅度调制-离散多音频调制技术调制偶载波的虚部,并使用接收信号强度技术确定接收机的坐标.计算了一个房间中每个点的定位误差,分析了不同系统参数对定位精度的影响,并与仅结合非对称限幅光OFDM的定位系统进行比较分析.仿真结果表明:本算法在存在多径干扰的情形下仍可实现误差低于0.2m的高精度定位,并优于仅结合非对称限幅光OFDM的室内定位算法.     

一种基于压缩感知的大规模多入多出系统信道压缩反馈方法

大规模无线多入多出系统由于在无线收发端配置了多天线构成的天线阵列,信道数量大幅度增加,传统的信道反馈方法面临巨大挑战。鉴此,提出一种基于压缩感知的信道信息压缩反馈方案,以减少计算复杂度与降低反馈量。结合双向主成分分析理论推导在空间相关瑞利信道下的双向投影矩阵,可以有效地将信道信息矩阵稀疏化,并给出了一个合适的比特分配方案。与主成分分析压缩信道算法对比,本方法可明显提升信道反馈的归一化均方误差(NMSE)性能,降低计算复杂度。     

一种OFDM系统中的快速位加载算法

提出了一种单用户OFDM系统中的自适应比特分配技术。在目标BER要求的前提下,采用两步比特分配算法为每个子载波分配相应的比特数,最终使发射功率最小。仿真结果表明:该算法的性能接近最优算法,较传统的算法性能有较大的提升,而算法复杂度大大降低。     

限幅OFDM在光通信系统中的应用

将OFDM技术应用于光通信领域是近几年研究的热点.但由于射频信号的特点,OFDM信号不能直接应用于传统光通信系统中,最近许多文章都在讨论和提出其解决方案,基于限幅OFDM信号(Clipped optical OFDM)的多模光通信系统,就是其中之一.对输入信号进行Hermitian变换,使其实数化;通过门限电平舍去信号负项;对于限幅带来的噪声,可通过选择奇数载波传输来将其消除.限幅OFDM技术对传统光传输系统改变较小,且较基于直流偏压OFDM(DC bias OFDM),在光功率利用率上有7.98 dB提升.     

多输入多输出天线OFDM系统的信道估计

研究利用导频训练信号对多输入输出(M IMO)天线OFDM(正交频分复用)系统进行信道估计。首先推导出了该系统所需最佳导频序列、及其最小数目和最佳位置集以及信道估计的均方误差极限值,分析比较了几种内插的方法,然后提出了一种针对某些无线局域网系统的信道估计方法。仿真实验显示采用该方法得到的信道估计均方误差接近极限值,不同调制方式(BPSK、QPSK、16QAM)下M IMO-OFDM系统的误码率非常接近已知信道频响时的情况。     

基于CNN的MIMO-OFDM可见光通信接收机研究

限制可见光通信（VLC）系统传输性能的主要因素是发光二极管（LED）的有限带宽以及它的非线性效应导致的信号失真。多输入多输出（MIMO）-正交频分复用（OFDM）技术虽然可以提升系统容量、频谱效率,但由于OFDM技术较高的峰均功率比(PAPR),使得VLC系统受到更多的非线性损伤。针对以上问题,本文提出一种基于卷积神经网络（CNN）的VLC接收机。该接收机通过对接收端失真信号和发射端原始信号的学习,能够实现MIMO-OFDM可见光系统的信号解调,有效提升系统对非线性失真的抑制能力并具有较低的复杂度。实验结果表明,与最小二乘法（LS）接收机相比,CNN接收机能有效补偿信号受到的线性和非线性失真以及不同用户间的信号串扰,平均误码率（BER）提升超过一个数量级,同时有效克服LED带宽受限问题,比特传输速率提升53%。     

移动场景下一种可见光通信系统的设计与实现

与传统无线通信技术相比,新兴的无线通信技术——可见光通信(visible light communication, VLC)具备照明和通信双重功能,因具有不占用无线电频谱,没有电磁干扰和辐射等优点而受到广泛关注.在已有的可见光通信技术研究的基础上,对可见光调制和编码方式进行了进一步研究,提出了一种发光二极管(light emitting diode, LED)光源布局方式并设计了专门的驱动电路,实现了大范围的可见光覆盖,设计并实现了基于移动场景下的可见光通信系统.在可见光发送端距离接收端3 m的情况下,实现了接收端在移动状态下的灵敏接收(接收时延200 ns),可见光通信速率可达到0.5 Mbit/s,有效光覆盖范围达到5 m×5 m.     

车载 OFDM 通信系统中结合后训练序列的判决反馈信道估计方法

针对具有较大多普勒扩展和时延扩展的车载通信环境,利用后训练序列信道响应携带的信道变化信息,提出一种结合后训练序列的判决反馈信道估计方法.该方法采用最小二乘算法估计后训练序列的信道响应;对前一个正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)符号和后训练序列的信道响应估计值进行系数加权求和来估计当前OFDM符号的信道响应,并利用其4个导频子载波的信道频率响应关系自动获取加权系数;最后,对获得的信道响应估计值进行判决反馈和低通滤波以降低噪声影响.仿真结果表明,与目前取得较好性能的STA(spectral temporal averaging)方法、CDP(constructing data pilot)方法和结合平滑滤波的判决反馈信道估计方法相比,所提方法具有更优的误包率性能.     

紫外散射通信实验系统及其性能分析

设计了一种基于紫外发光二极管(LED)的大气散射通信系统,利用非视线单次散射模型仿真分析了紫外光大气散射通信的接收光功率与通信距离之间的关系以及不同宽度的发送光脉冲在接收端的脉冲波形展宽.构建了紫外光散射通信实验系统,实现了语音和数据传输,并对系统的通信距离和收发仰角进行了实验研究.仿真分析与实验结果显示:日盲区紫外光在大气中散射传输时由于大气粒子的强烈散射与吸收,传输损耗较大,距离每增加10倍,接收功率下降20dB,因此日盲区紫外光大气散射通信适用于近距离通信场合;近距离传输时散射造成的光脉冲多径展宽为微秒量级,对中低速通信系统影响较小;单个紫外LED发光功率较低,可通过多个LED阵列来提高发射功率,增大通信距离.     

电力线通信与可见光通信融合的多输入多输出系统性能研究

提出了一种电力线通信(PLC)-可见光通信(VLC)融合的多输入多输出(MIMO)系统.采用二进制相移键控(BPSK)调制技术输入信号,依次通过PLC信道和VLC信道传输信息.仿真结果表明:相比于PLC的第二种参考信道,第一种参考信道的性能更好,且在无脉冲噪声的情况下,系统的误码率较低.此外,还研究了脉冲噪声参数对系统性能的影响.     

改进部分响应正交频分复用系统的设计与应用

为提高现有部分响应正交频分复用系统抗噪声性能,提出改进的部分响应正交频分复用系统.建立相关编码与卷积的关系,相关编码可等效于快速傅里叶逆变换(IFFT)之后的一个脉冲成形滤波器.把滤波器一分为二,将其中一个搬移到接收机一侧,从而获得最佳或准最佳的接收.无线衰落信道仿真结果表明,改进的部分响应正交频分复用系统较传统正交频分复用系统和现有部分响应正交频分复用系统信噪比提高约1.9dB.     

正交频分复用系统中脉冲成型信道估计算法

提出一种脉冲成型的信道估计算法,该算法将频域的信道信息转换为时域信道信息,通过多径信息和理论推导的脉冲信号就町以合成几乎没有失真的信道时域特性,并能消除大部分的噪声干扰,然后将信道的时域特性变换到频域,得到信道的频域特性.理论分析和仿真结果表明:该算法有良好的抗噪声性能和低的误码平层,同时对系统的定时精度不敏感.     

基于预编码的正交频分复用雷达通信一体化信号设计

针对正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)雷达通信一体化信号中的通信信息影响其探测性能的问题,提出一种基于预编码的OFDM雷达通信一体化信号形式.利用具有较好相关特性的伪随机序列对一体化信号的通信信息进行预编码,以提高一体化信号的模糊函数性能,进而...