基于MIMO的可見光通信的研究.pdf

1、可見光通信(VLC)利用發(fā)光二極管(LED)發(fā)出的高速調(diào)制光波信號來傳輸信息，利用光電檢測器(PD）接收光波信號并提取信息。LED的調(diào)制帶寬很低，通常只有幾兆赫茲，無法滿足高速率通信的需求。為了解決該問題，國內(nèi)外研究人員將多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)應(yīng)用于VLC中，提出了MIMO VLC系統(tǒng)。該系統(tǒng)提高了通信速率，并能夠獲得較高的空間復(fù)用增益。
　　本文首先介紹了基于朗伯輻射的信道模型、不同的MIMO技術(shù)和信道容量的計(jì)算方法。其次

2、，當(dāng)系統(tǒng)采用重復(fù)編碼(RC)、空間復(fù)用(SMP)和空間調(diào)制(SM)技術(shù)時(shí)，分析了天線布局對于系統(tǒng)性能的影響。第一種為4×6系統(tǒng)，即發(fā)射端的4個(gè)LED采用正方形布局，光接收機(jī)的6個(gè)探測器采用正六邊形、長方形和三角形布局。仿真結(jié)果顯示，在室內(nèi)中心處，對于RC而言，三角形布局的誤碼率性能最好;對于SMP和SM而言，正六邊形和三角形的性能相近，且優(yōu)于長方形布局。在室內(nèi)非中心處，正六邊形是三種技術(shù)的最優(yōu)選擇。第二種為8×8系統(tǒng)，LED和光檢測器分

3、別采用正八邊形、正方形布局。仿真結(jié)果顯示，發(fā)送端采用正方形布局時(shí)系統(tǒng)性能較好。最后，通過改變LED間距dTX、發(fā)射端和接收端平面的高度差h等條件，得到了不同的信道傳輸矩陣H，仿真分析了室內(nèi)VLC系統(tǒng)的性能。仿真結(jié)果表明，影響VLC系統(tǒng)性能的關(guān)鍵參數(shù)包含最小歐式距離dmin和行列式Det(H)，其中，s是發(fā)射端信號矢量，dmin為集合{Hs}的最小歐式距離。根據(jù)系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，本文將天線布局分為兩類，即圓形布局和格點(diǎn)布局。圓形布局是指所有

4、LED或PD均勻地分布在一個(gè)圓上，而格點(diǎn)布局是指所有LED或PD均分布在二維平面中的格點(diǎn)上。仿真結(jié)果表明，當(dāng)dTX變化時(shí)，在采用圓形布局的系統(tǒng)中，行列式Det(H)是影響誤碼率的關(guān)鍵因素;在采用格點(diǎn)布局的系統(tǒng)中，dmin和Det(H)均是影響系統(tǒng)誤碼率的關(guān)鍵因素，但在dTX的一定范圍內(nèi)，dmin是決定系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。當(dāng)h發(fā)生變化時(shí)，Det(H)是影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。另外，通過對比信道容量曲線可以得出，當(dāng)信噪比較小時(shí)，格點(diǎn)布局的信