高速多色光通信系統接收技術研究.pdf

1、近些年來，移動通信技術飛速發(fā)展。第四代移動通信技術大規(guī)模普及商用，第五代移動通信技術也在廣泛研究之中，Wi-Fi信號更是遍布大街小巷。射頻通信技術的快速發(fā)展也帶來了許多問題，例如射頻頻譜資源緊張，電磁干擾輻射增多等?？梢姽馔ㄐ偶夹g由于其節(jié)能環(huán)保、頻段不受限、輻射干擾小等優(yōu)點，成為了近年來無線通信技術中的研究熱點。本論文針對室內多色DCO-OFDM可見光通信系統中的接收技術進行了研究，主要包括導頻設計和信道估計技術，信號檢測和干擾抵消技術

2、等，并結合多色光實測信道進行了仿真，驗證了算法的性能。還給出了多色光DCO-OFDM接收機在FPGA硬件平臺上的實現方案。
　　首先，本文介紹了室內可見光通信技術的基本原理和系統結構。論文概述了系統中關鍵的光電轉換和電光轉換器件的特性，以及多色光系統中LED和濾光片的特性對系統性能的影響。針對可見光信道的時域色散特性，并考慮到對高傳輸速率的需求，選擇使用了DCO-OFDM，介紹了它和傳統OFDM技術的區(qū)別，詳述了其實現方法。并給出

3、了多色光系統中的信道傳輸模型。
　　隨后本文針對可見光通信系統中的信道估計問題做了研究?？疾炝嗽趩紊庀到y中LS信道估計及其相關改進算法、LMMSE信道估計算法的性能，通過仿真發(fā)現了在可見光信道下，經過參數優(yōu)化的ACE-T ACE-F LS信道估計算法有優(yōu)異的性能。在信道估計的基礎上給出了可見光信道的測量方法，尤其針對多色光系統考察了電域和光域干擾，并給出了3組實測的信道場景。針對多色光系統的特點，本文給出了3種基于Alamout

4、i編碼方法的導頻設計方案。通過仿真驗證了相比于一般的時分或頻分復用的導頻設置方法，本文提出的方案具有更好的傳輸效率和信道估計準確性，并且具有一定的靈活性，可以根據不同的系統需求進行調整。
　　本文還考察了在使用波分復用技術的多色光系統中，多種信號檢測算法應對鏈路間干擾的能力。在線性檢測算法中比較了迫零(Zero-forcing，ZF)檢測器和最小均方誤差(Minimum meansquare error，MMSE)檢測器的性能，仿

5、真驗證了它們應對干擾的能力。還考察了一系列干擾抵消算法，包括排序串行干擾抵消（Ordered successive interference cancellation，OSIC）算法和并行干擾抵消算法(Parallel interference cancellation，PIC)，以及它們與線性檢測器相結合的ZF-OSIC、MMSE-OSIC、ZF-PIC、MMSE-PIC算法。在3種不同干擾強度的信道場景下對這些干擾抵消算法進行了仿真

6、，得到的一系列結果表明，不同算法適用于不同的信道條件。在實際系統中實現時，應該根據信道條件和系統復雜度要求選擇合適的算法。
　　最后，本文給出了室內多色可見光DCO-OFDM高速通信系統接收機在FPGA平臺上的設計和實現方案，詳細闡述了其基帶信號處理流程，并針對其中的同步、信道估計和均衡、軟解調、干擾抵消等關鍵模塊進行了算法分解、硬件實現方案設計和時序分析。還給出了系統硬件實物結果和相關的系統配置參數。在四色光鏈路傳輸下，借助于干