基于MIMO-OFDM的水下無線可見光通信系統(tǒng).pdf

1、多輸入多輸出-正交頻分復(fù)用(multiple-input multiple-output orthogonal frequency division multiplexing，MIMO-OFDM)技術(shù)是當今無線通信的主流技術(shù)，也是無線可見光通信研究的一個熱點，該技術(shù)能夠提高可靠性和提高頻帶利用率。本文探索基于MIMO-OFDM技術(shù)的水下可見光通信技術(shù)，一方面緩解海水對光的吸收散射造成的信道衰落等影響，另一方面降低光鏈路準直性要求，增加系

2、統(tǒng)有效通信的區(qū)域面積。
　　為了深入透徹的理解與使用OFDM技術(shù)，作者先使用技術(shù)成熟的紅光激光研究單發(fā)單收的水下無線高速OFDM光通信。紅光雖然在水中衰減較大，但現(xiàn)在紅光激光(Laser Diode，LD)的發(fā)射功率比一般的藍綠光LD大很多，而且波長較長，多徑效應(yīng)小。通過實驗驗證了紅光LD良好的調(diào)制特性，并采用OFDM的功率分配技術(shù)實現(xiàn)了接近5Gb/s的速率和6-m的傳輸距離。
　　有文獻表明紅光在高濁度水中的消光系數(shù)和信道

3、帶寬方面優(yōu)于藍綠光，由于水下無線光通信(Underwater Wireless Optical Communication，UWOC)在高濁度水中的可靠性是一個研究難題，我們設(shè)想直接調(diào)制紅光LD通信方案是提高未來寬帶UWOC系統(tǒng)對于不同水體類型的魯棒性的強有力候選。同時我們知道MIMO技術(shù)可以通過多個發(fā)送天線之間聯(lián)合編碼實現(xiàn)空間分集增益提高傳輸速率，也可以實現(xiàn)空間復(fù)用增益，有效的提高系統(tǒng)可靠性。根據(jù)這樣的設(shè)想本文采用藍光發(fā)光二極管(Li

4、ght Emitting Diode，LED)建立了水下無線MIMO-OFDM可見光通信系統(tǒng)，從MIMO-OFDM信號模型出發(fā)，探討實現(xiàn)該系統(tǒng)的各個關(guān)鍵技術(shù)，如同步技術(shù)、信道估計技術(shù)、空時頻編譯碼技術(shù)等。
　　系統(tǒng)在穩(wěn)定清水中實現(xiàn)了最高27.082Mb/s的凈傳輸速率和2-m通信距離。最后模擬在不同濁度水體下進行兩發(fā)兩收的MIMO-OFDM實驗，并對采用重復(fù)編碼(Repetition Code，RC)、采用正交空時分組編碼(Ort

5、hogonal Space-time Block Code，STBC)、采用正交空頻分組編碼(Orthogonal Frequency-time Block Code，STBC)的三種MIMO-OFDM系統(tǒng)進行了比較分析。同時多發(fā)單收(Multiple-Input Single-Output，MISO)系統(tǒng)作為基準也進行了相應(yīng)的實驗。MIMO系統(tǒng)相對于MISO系統(tǒng)因為接收分集增益，性能獲得了一定的提高;空間分集產(chǎn)生的接收信號時延對采用重