基于空间调制的室内可见光MIMO通信系统的研究

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可见光通信(VLC)是目前国内外通信领域研究的热点之一,它是利用发光二极管(LED)快速地切换明暗闪烁信号来传输数据信号。在满足日常室内外照明的同时,LED还能满足无线通信的需求。与传统的射频通信相比,可见光通信利用可见光波段的光作为信息载体,因而设备复杂度低,无电磁干扰。本文提出了基于空间调制室内可见光MIMO通信系统方案,该方案实现复杂度低并且具有高频谱效率。在空间调制中,白光LED由3种LED芯片(RGB LED)混合而成,并被固定在不同的空间位置,其中每一个LED可以充当一个自由附加度。空间调制技术与多输入多输出技术(SM-MIMO)相结合可以使系统改善频谱效率和误码率性能。在这个方案中,在一个码元时隙内只有一个发射器激活,而其它关闭。在接收处,通过最佳似然准则(ML)来检测并恢复原始信号。本文首先通过对白光LED照度分布的分析,给出可见光LED照度公式,仿真室内白光LED照度分布,验证室内照明的可行性。结合PD接收光功率的研究,仿真室内PD接收光功率的分布,验证室内通信的可行性。其次,对空间调制室内可见光MIMO通信系统的信噪比性能进行仿真分析,研究室内可见光通信的噪声来源,仿真噪声与数据传输速率之间的关系,确定主要噪声来源与次要噪声来源。最后,对空间调制室内可见光MIMO通信系统的可靠性和有效性进行仿真分析,仿真白光LED和光电探测器PD的个数对系统误码率以及频带利用率的影响进行了研究,并且仿真LED和PD各自的参数对系统误码率性能的影响进行了分析,结果表明合理地配置白光LED和光电探测器PD个数以及各自的参数能改善整个通信系统性能。并且提出了MIMO链路阻塞方案来改善通信系统的性能,结果表明该方案都能有效地改善系统的误码率性能。
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