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文檔簡(jiǎn)介
1、過(guò)去的十年間,多媒體設(shè)備的更新?lián)Q代促進(jìn)著室內(nèi)無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展。自2013以來(lái),Wi-Fi(無(wú)線保真)連接技術(shù)迅猛發(fā)展,每天有超過(guò)50億臺(tái)的設(shè)備連接到了Wi-Fi,致使系統(tǒng)嚴(yán)重超負(fù)荷運(yùn)行。大量的無(wú)線設(shè)備使用會(huì)導(dǎo)致無(wú)線電頻譜的過(guò)度消耗。目前的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)將無(wú)法滿足未來(lái)十年室內(nèi)無(wú)線通信流量的巨大需求。如今,Wi-Fi占據(jù)著全球60%的流量,物聯(lián)網(wǎng)通信安全和頻譜擁擠將會(huì)是未來(lái)通信發(fā)展所面臨的兩大挑戰(zhàn)。因此,我們迫切需要一種經(jīng)濟(jì)、安全而快速的無(wú)
2、線通信媒介。值得引人注意的是,可見光通信所提供的頻譜可以是無(wú)線電頻譜的幾千倍。利用可見光進(jìn)行室內(nèi)通信,可以解決頻譜擁擠的挑戰(zhàn)和對(duì)高速傳播媒介的需求。實(shí)踐證明,通過(guò)可見光通信方式可以使得用戶在網(wǎng)絡(luò)擁擠的情況下依然能達(dá)到數(shù)百M(fèi)B的數(shù)據(jù)傳播速率。
德國(guó)物理學(xué)家Harald Haas教授引入了一種新的技術(shù),稱之可見光無(wú)線通信(Li-Fi)。Li-Fi(光照上網(wǎng)技術(shù))是一種無(wú)線通信系統(tǒng),利用可見光代替?zhèn)鹘y(tǒng)的無(wú)線射頻Wi-Fi作為信號(hào)載體
3、。Li-Fi是一種利用發(fā)光二極管無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)的技術(shù)。Li-Fi目前也是最具前景的一項(xiàng)技術(shù)之一,它能實(shí)現(xiàn)高速率和高容量地進(jìn)行通信。這與5G(第五代)技術(shù)的最終目標(biāo)是一致的。盡管可見光通信有很多優(yōu)點(diǎn),但是它也存在一定的局限性,例如,上行問(wèn)題,強(qiáng)光或弱光影響使用問(wèn)題,建筑物遮蓋限制使用等問(wèn)題。此外,可見光通信Li-Fi/VLC(光照上網(wǎng)技術(shù)/可見光通信)需要有強(qiáng)大的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其高速的回程連接。
本論文核心的部分是提出了室內(nèi)可見光混合通
4、信系統(tǒng)。該混合系統(tǒng)的提出,能夠解決室內(nèi)可見光通信兩大系統(tǒng)級(jí)問(wèn)題。一方面,該系統(tǒng)通過(guò)服務(wù)商回程網(wǎng)絡(luò)為室內(nèi)通信提供高速、高容量的回程連接?;诠饫w系統(tǒng)的相干無(wú)線電OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用,它能夠?yàn)橥瓿晒鈱W(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的仿真分析,以及利用不同的調(diào)制技術(shù)和不同的組件對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行分析。除此之外,我們對(duì)實(shí)驗(yàn)做了軟件建模,對(duì)比測(cè)試室內(nèi)環(huán)境下內(nèi)可見光和光纖通信的性能。另一方面,該系統(tǒng)能夠通過(guò)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行上行連接,而且,能夠在沒(méi)有可見
5、光作為通信介質(zhì)的情況下切換通信頻道。為了實(shí)現(xiàn)上行連接和信道切換功能,我們提出了“信道自動(dòng)切換單元ACSU(Auto Channel Switching Unit)”這一解決方案。該單元的主要作用是,在可見光信道關(guān)閉或者變?nèi)醯那闆r下,切換流量到Wi-Fi信道。我們?cè)赬ilinx ISE(可編程邏輯設(shè)計(jì))中進(jìn)行了切換單元的場(chǎng)景模擬,通過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)對(duì)室內(nèi)無(wú)線光纖線通信的Wi-Fi信號(hào)進(jìn)行了性能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,混合通信系統(tǒng)能夠解決室內(nèi)可見光通
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