無線光通信系統(tǒng)調制解調技術研究.pdf

1、隨著頻譜資源被大量的開發(fā)利用，頻譜資源越來越稀缺，同時隨著人們的環(huán)保健康意識的增強，射頻對人體的輻射危害也逐漸進入人們的視線，這些促使人們尋找一種新興的接入方式。同時，隨著LED技術的逐漸成熟并隨之應用于人們的生活，利用LED進行的可見光通信技術由于其潛在帶寬資源豐富，綠色安全無輻射的特點，逐漸受到研究人員的關注，并對其進行了大量的研究。本文主要研究了多色可見光通信技術中的調制技術，包括CSK星座點設計，星座點概率分布優(yōu)化等方面，還針對

2、可見光信道中存在的散彈噪聲，給出了相應的檢測優(yōu)化方案。
　　首先，本文介紹了可見光通信的研究背景以及國內外的研究進展，并對可見光通信中的調制技術領域的研究進行了簡要介紹。隨后針對多色可見光通信系統(tǒng)模型進行建模，對可見光信道特性，信道噪聲組成等方面進行了分析，并對本文所涉及的色移鍵控(CSK)的調制解調方案做了詳細描述。
　　隨后，本文對四色可見光通信中的等概分布的CSK星座點設計問題進行了研究。在該問題中，為了保證合成白光的

3、質量，我們引入色溫以及顯色指數約束，并將該非線性約束轉換為線性約束，通過迭代優(yōu)化的方法獲得最優(yōu)星座點分布。然后我們利用該方案在不同光源，亮度以及色溫條件下進行了星座點優(yōu)化和系統(tǒng)仿真，仿真結果顯示，該優(yōu)化方法能有效地增大星座點間的最小距離，相比三色CSK調制在性能上有較大的增益。同時根據仿真結果的特點給出了一個能夠使四色LED燈組工作在最佳狀態(tài)的照明方案。
　　接著，本文對四色可見光通信規(guī)則星座圖下的概率分布進行了優(yōu)化。為了減小傳輸

4、端的硬件復雜度，通信系統(tǒng)通常采用規(guī)則的星座圖。本章為了減小調制信號的平均發(fā)射功率，引入格柵成形(Trellis Shaping)技術，并針對四色通信系統(tǒng)獨有的特點，提出了兩種Shaping方式:聯合Shaping和分組Shaping。聯合Shaping是將發(fā)射信號看作四維信號，改變四維星座圖上的每個星座點出現的概率，增大能量較少的星座點出現概率同時減小能量較大的星座點出現的概率。分組Shying方案則針對兩路信號獨立傳輸，根據四色通信的

5、特點，將數據分成獨立的兩路進行傳輸，并對每一路進行Shaping。仿真結果顯示，兩種Shaping方案均能明顯地減小發(fā)射功率，同時調制階數越高，Shaping所帶來的性能提升越大。
　　最后，本文還針對可見光通信中散彈噪聲對解調器性能的影響展開研究。本章首先提出了一種在光信道下利用導頻序列測量信號無關噪聲(SIGN)和信號相關噪聲(SDGN)比重的方法，隨后針對2-PAM檢測算法改進了解調信號的似然比計算公式，在采用LDPC碼的編