张天[1]2016年在《基于OFDM的室内可见光通信关键技术研究》文中研究表明基于LED的室内可见光通信技术(VLC)可以同时实现室内照明和无线通信功能,因此得到了国、内外科研工作者的广泛关注。由于VLC技术受限于LED芯片本身的低调制带宽和由多径效应诱发的码间干扰等问题,本文提出了一系列基于正交频分复用(OFDM)调制的可见光通信系统的改进方案。OFDM调制技术不仅可以实现高效的频谱利用率,还可以有效地对抗室内多径效应产生的码间干扰,进而保障了室内可见光通信系统的稳定性。在国家留学基金委的资助下,本文的部分实验工作是在英国诺森比亚大学Zabih(Fary)Ghassemlooy教授的光通信实验室完成的。本文主要工作总结如下:1.提出一种基于级联码和频域信道补偿的可见光O-OFDM系统。仿真结果显示,本文提出的方案相对于传统的O-OFDM系统,在相同的误码率10-3的条件下,可以获得~3dB的信噪比增益,保障了可见光通信系统对室内信道响应的鲁棒性。2.提出一种针对室内可见光通信系统非直射链路(NLOS)的自适应信道估计方案。由仿真的均方误差(MSE)和误码率(BER)结果可以看出,本文提出的自适应信道估计方案在高、低信噪比区间都具有很好的估计性能,特别是在高信噪比区间,基于正交匹配追踪(OMP)的信道估计算法可以实现接收信号MSE的改进超过10dB,为NLOS链路下的室内可见光通信信道估计提供了一种新颖的设计方案。3.提出一种基于高斯模糊的O-OFDM系统的峰均值功率比(PAPR)抑制方案。仿真结果表明,对于高斯模糊处理后ACO-OFDM与理想的ACO-OFDM相比,在BER为10-4的情况下,应用OMP恢复算法,可以得到~6 dB的PAPR改进,只需要~2 dB额外SNR处罚,信号的重构误差低于0.1;对于DCO-OFDM信号,应用基追踪(BP)重构算法与理想的DCO-OFDM相比,在BER为10-4的情况下,SNR处罚小于0.1dB,从而为OFDM系统的PAPR抑制问题提供了一种新的解决方案。4.提出一种基于PWM的O-OFDM混合调制方案。仿真和实验结果表明,在相同的实验条件下,与传统的ACO-OFDM系统相比,本文提出的混合调制方案具有更低的PAPR、更高的亮度等级、更低的误码率和更强的抗LED非线性的能力,证明了OFDM-PWM的混合调制算法的优势和应用前景。
朱立文[2]2017年在《基于HACO-OFDM的室内可见光通信PAPR抑制技术研究》文中认为随着移动互联网技术的迅速发展而无线接入网频谱资源日趋耗尽,传统接入网技术正面临越来越大的挑战。当今世界正在呼唤一种能拓宽频谱资源、绿色节能、可移动的新型接入方式。在此背景下,可见光通信技术应运而生。可见光通信技术采用白光LED作为光源,利用LED灯光承载的高速明暗闪烁的信号来传输信息,适用于各种室内接入场景。它在满足照明的同时实现通信功能,具有无电磁辐射、高度保密性的优势,是近年来无线通信领域研究的热点问题之一。然而,LED有限的调制带宽严重限制了可见光通信的传输速率,成为了制约可见光通信发展的瓶颈。解决方法是采用频谱效率高、调制效果好的正交频分复用OFDM技术。根据可见光通信的特点,有学者提出了ACO-OFDM调制方式,但是该调制方式具有频谱效率低的缺陷。同时,可见光通信中的OFDM同样面临着信号峰值平均功率比(PAPR)过高的缺陷,高PAPR的信号在可见光通信的非线性器件中传输会引起严重失真。因此OFDM应用于可见光通信中,必须对其信号的高PAPR特性进行抑制。针对这些问题,论文进行了相关的研究,主要工作如下:一、针对ACO-OFDM调制系统有用数据只在奇数子载波上传输,偶数子载波闲置,导致频谱效率低的缺陷,改进一种混合调制方案。在原来的ACO-OFDM调制中偶数子载波上采用CAP调制。通过比较可以发现,改进后的混合调制方案能够在不过多增加系统复杂度的情况下提高频谱利用率。二、针对直接限幅法的不足,研究利用TR算法进行改进。对输入的OFDM信号进行预处理,经过TR矢量和输入信号的循环迭代迭加,抵消了部分输入OFDM信号的高峰值,之后再进行限幅滤波处理。仿真结果表明,在相同的CCDF值下,改进后的TR-Clipping算法相比于直接限幅法具有更佳的PAPR抑制效果叁、针对传统PTS技术计算复杂度太高和传输边带信息造成PAPR二次升高的缺陷,研究使用预设阈值和二进制搜索因子作为搜索集合进行优化改进。通过比较可以发现,改进算法是一种次优迭代算法,由于减少了IFFT运算次数其计算复杂度低于原来的PTS算法。
李亮亮[3]2011年在《可见光并行通信系统方案及关键技术研究》文中研究说明可见光通信(Visible Light Communication, VLC)是一种在白光LED技术上发展起来的新兴的无线光通信技术。其利用LED器件的高速响应特性,将信号调制到LED可见光上进行传输,使照明与通信相结合构建出LED照明和可见光通信两用基站灯,可为光无线通信提供一种全新的宽带接入方式。VLC高速传输时,多径效应造成的码间干扰限制了最大的数据传输速率,本文研究了频带利用率高、抗干扰性能好的VLC正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)调制技术。目前应用的白光LED,可调带宽都比较低,为了实现大通信容量VLC的广泛应用,本文将二维码与VLC技术结合,提出一种能提高系统通信容量的可见光并行通信系统,为高速VLC技术探索一种新方法。本文主要工作包括：将OFDM调制方式应用于VLC系统,重点研究了VLC-OFDM系统在多径衰落信道中的传输性能。将二维码与VLC结合,提出一种可见光并行通信系统方案,来提高系统的通信容量,该系统包括静态和动态两种方案。可见光静态并行通信系统,使用LED做背景光源,利用微型二维码传递信息。该系统利用显微镜原理,发射的二维码能够在远距离探测,并成放大的像,能够准确解码。可见光动态并行通信系统,利用LED阵列组成动态QR码来传递信息。重点研究了其传输LED阵列QR码并行数据时的定位技术,以及对定位后的图像的处理技术。最终在接收端还原出一个标准的QR码,能够准确译码。
梁锡林[4]2006年在《宽带无线通信中的关键技术研究》文中研究表明未来的宽带无线通信系统对频谱利用率、数据传输率以及传输可靠性提出了更高的要求。MIMO(多输入多输出)、OFDM(正交频分复用)和LDPC(低密度奇偶检验)码作为高速数据传输的宽带无线通信系统的叁种关键技术,受到了宽带无线通信研究领域的广泛重视。本文在简单介绍宽带无线通信的发展、应用和其中一些关键技术的基础上,给出了几种适用于OFDM调制的高速FFT处理器算法,通过对算法比较和优化,提出了一种适用于OFDM调制的高速、低复杂度的多模式FFT处理器的设计和FPGA实现方案;结合OFDM调制和空时码技术,对OFDM系统中的空时分组码和空时格码的性能进行了详细的分析,给出了不同信道条件下的性能仿真和比较;最后针对宽带无线通信系统对高可靠性和高速率数据传输的要求,介绍了一种基于LDPC编码的MIMO-OFDM系统方案,在此基础上提出了一种结合空时检测和LDPC译码的联合迭代检测译码算法,并给出了在不同信道条件下的仿真结果。仿真结果表明,采用该译码方案对系统的性能有明显改善。
冯海燕[5]2017年在《室内可见光通信系统O-OFDM技术研究》文中进行了进一步梳理可见光通信因其丰富的频谱资源优势成为无线通信、短距离传输及高速接入技术的研究热点。本文针对高速可见光通信系统实现中的调制技术进行了深入研究,重点分析研究适合在室内光信道中传输的光OFDM(Optical OFDM,O-OFDM)技术。介绍并提出了几种频谱高效及实现低复杂度的光OFDM(O-OFDM)方法。这些方法利用傅里叶变换和哈特莱变换作为OFDM信号的产生方式。针对基于傅里叶变换的O-OFDM方案,主要介绍了 HACO-OFDM、AP-OFDM和PF-OFDM方法。其中,HACO-OFDM和PF-OFDM方法在笛卡尔坐标系中实现单极化过程,AP-OFDM单极化处理在极坐标系中完成。本文通过构建系统模型分析各方法调制/解调过程并对其提高频谱利用率的原理进行阐述。研究表明叁者的频谱利用率相对ACO-OFDM提高了 1倍且功率利用率优于DCO-OFDM,另外仿真结果验证了叁者在改善系统误码性能和峰均比性能等方面的优势。因此这叁种方法都适用于高速可靠的室内可见光通信系统。针对基于哈特莱变换的O-OFDM方案,提出了 HP-OFDM、HPF-OFDM及MU-OFDM技术。哈特莱变换应用于O-OFDM可以降低系统实现的复杂度并提高频谱利用率。HP-OFDM和MU-OFDM的频谱利用率是传统ACO-OFDM的2倍,HPF-OFDM的频谱利用率为传统DCO-OFDM的2倍。此外,叁种技术均具有功率高效的特征。HP-OFDM通过调节信号能量比例对系统的峰均比和误码性能进一步优化,基于最优能量分配方案得到最佳通信性能。HPF-OFDM利用信号并行传输的思想在提高系统有效性的同时还相对改善了系统的峰均比性能。MU-OFDM利用其在有效性和可靠性方面的优势与调光控制技术相结合,仿真结果显示MU-OFDM调光控制系统在不牺牲照明质量的同时兼具良好的通信性能。综上,对于O-OFDM技术在可见光通信系统中的实际应用,可根据系统对功率利用率、频谱利用率、误码性能、PAPR性能及系统复杂度等方面的具体需求,找到最佳折中性能的O-OFDM方案。
简伟[6]2011年在《超高速毫米波无线传感通信系统》文中进行了进一步梳理基于毫米波技术和光纤传输技术的超高速毫米波无线传感通信系统是无线传感器网络发展的最新模式之一。相比现有的无线传感网络,它能提供更加全面和直观的传感信息,尤其在对系统结构安全监控方面有着重要的应用前景。论文在国家自然基金项目“毫米波光纤无线系统理论与技术”(No.60736003)的资助下,研究了超高速毫米波无线传感通信系统的特性及其实现的具体方式。论文的主要创新性研究工作体现在：(1)基于毫米波Radio over Fiber (RoF)技术,提出了针对超高速信息采集和传递的新型毫米波无线传感通信系统的方案,以达到无缝传输超高吞吐量传感数据的目的。对网络中毫米波传感器节点(Sensor Mote, SM)、簇头(Relay Master, RM)、远端天线单元(Remote Antenna Unit, RAU)、光线路终端(Optical Line Terminal, OLT)、和数据中央控制(Data Central Controller, DCC)等不同类型单元各自的功能进行了详细地研究。特别地,对关键的SM和RM等节点提出了具体的单板设计模型。对各个网络单元之间的混合型通信接口和互联方式进行了重点讨论和分析。对于无线传感网络关键的能量管理问题,在系统设计时引入了Energy Harvesting Mechanism (EHM),并根据这一点提出了毫米波无线节点内部能量流动和管理模型,从而实现优化无线节点能量效率的目的。(2)建立了非竞争接入机制下的SM和RM的能量消耗数学模型。分别设计了基于TDMA、FDMA/OFDMA和FD-TDMA的毫米波子网多址接入方式,利用仿真分析了所提出的叁种多址接入方式的能量消耗情况,验证了FD-TDMA方式是现阶段能同时兼顾成本和能量效率的超高速毫米波无线传感通信系统多址接入技术的最佳选择。在60GHz附近的8.64GHz的频带范围内(ECMA387标准中划分的频带资源),分别针对1:32(RM:SM),1：64和1：128的不同网络拓扑,提出了一种具有高能量效率的FD-TDMA毫米波多址接入的具体实现方法,并且利用所提出的能量消耗模型对SM和RM节点的能量消耗、电池寿命情况进行了评估和分析,验证了所提出方案的系统能量效率。(3)分别提出了基于TDMA、FDMA/OFDMA和FD-TDMA多址方式的毫米波子网MAC协议,重点设计了在FD-TDMA多址方式下的一种具有高能量效率的MAC超帧(Superframe)结构以及SM与RM不同工作状态之间转换情况。特别地,在1:4(RM:SM)的情况下,利用系统仿真计算出了SM和RM在叁种MAC协议中的能量消耗状况,证明了FD-TDMA在提高系统能量效率和降低实现复杂性等方面的所具有的优势。(4)针对超高速毫米波无线传感通信系统的上、下行传输,分别提出了一种具体的方案并且通过实验进行了可行性验证：在上行传输中,将来自多个SM的高速无线数据利用FDM汇集至RM,经过中继之后到达RAU,再经过光纤传输至OLT,最终到达DCC；在下行传输中,将来自DCC的命令和消息利用60GHz RoF技术传送至每一个光网络和毫米波无线节点。(5)提出了两种低成本的60 GHz RoF系统改进方案并进行了实验验证：①将实施成本较低的塑料光纤做为60GHz RoF信号的传输媒质,同时利用OFDM的多载波方式克服光RoF信号在塑料光纤中的多模色散,实验证明,该方案在不降低信号传输质量的同时减少系统成本；②将两个Free-running连续波只需用Optical Coupler直接合并之后实现简化的毫米波全光上变频,同时在电下变频时采用Reflective Self-mixing方法,省略了Local Oscillator (LO)和Optical Phase Lock Loop (OPLL)等器件,实验证明,该方案能有效减少毫米波系统成本和开销。(6)根据60GHz毫米波的短距离Line of Sight (LOS)传输特性,提出了一种减少OFDM毫米波信号由于插入导频和训练序列而引起传输冗余的方法,并且利用6OGHz OFDM-RoF实验传输平台对比了所提出的其他叁种不同的方式,分析了在60GHz频段附近的无线信道的频率选择性衰落曲线。实验证明,在传输同样长度数据时,信号的相位偏移量在60GHz频段附近的积累并不严重。插入的多余导频反而会由于受到随机噪声的干扰,在进行频域均衡补偿时引入更多的失真。(7)提出了两种利用纠错编码增益降低超高速毫米波无线传感通信系统的功率消耗的方案并进行了实验分析：①经过卷积码预编码的16QAM-OFDM数据,在由60GHz RoF实验平台传输同等长度的距离后,毫米波无线信号达到同样BER所需的发射功率更小,这对减少SM和RM无线节点的发射功率,延长节点工作寿命有着十分重要的意义。②利用LDPC码对高速的数据流进行预编码,在经过采用QPSK偏振复用的100G超高速光传输实验平台传输之后,实验评估并分析了LDPC码对降低光发射功率的改善情况。该方案对提高整个超高速毫米波无线传感通信系统的能量效率有着非常现实的意义。
胡英雪[7]2015年在《基于CRAHN网络的自适应OFDM调制技术的研究与实现》文中认为在各种自然灾害应急事件中,有线通信设施和基站容易遭到破坏,通信困难给本就危急的救援工作加大了难度。快速有效的通信手段已经成为降低灾难损失的关键因素。传统的固定频谱划分方案,频谱的使用效率较低,这在应急通信中是一种极大的浪费。CRAHN技术可以快速建立无中心的自组织网络,并且网络中的每个节点都有频谱感知的能力,自主检测可用频谱资源,CRAHN技术适用于应急场景的集群调度业务。采用CRAHN技术不仅有效提高无线频谱的使用效率,而且可以从容应对通信量井喷式增长的问题。本文介绍了CRAHN技术的两个关键技术认知无线电和Ad hoc网络技术,论述了CRAHN技术的研究意义和应用背景。分析了OFDM作为CRAHN技术物理层调制技术的优越性和面临的挑战。本文介绍了自适应OFDM技术调制解调原理和关键技术,总结了自适应OFDM调制系统实现的技术难点。之后本文在跨层控制的思想和改进的自适应资源分配算法的指导下,给出了自适应OFDM调制器的系统框架,定义了MAC帧和物理层协议数据单元(PPDU)的格式,细化了相关自适应参数。在总体框架的基础下,分析了信道编码、交织、映射、扰码以及导频插入等关键模块的原理和实现方案。最后,本文在Quartus II软件平台上,选择使用Cyclone III系列的FPGA芯片,运用Verilog HDL语言实现该自适应OFDM调制系统的关键模块,并在signalTap工具下进行了功能测试。在本设计方案中,每一个模块都可根据MAC帧发送的自适应控制参数选择调制方式、带宽、信道纠错方案和导频插入方式,以适应多种不同的信道环境,真正达到自适应OFDM调制方式。并且各模块除了通过主线获得相应的发送时间和控制参数外,模块之间还采取“呼叫-应答”的控制方式,响应方式快速便捷,适合该方案中控制参数较多的情况。真正实现了数据与控制分离,模块参数化。所实现的自适应OFDM调制系统可以适用于CRAHN复杂的工作环境,具有很强的适应性和灵活性。
刘珍奇[8]2014年在《DC-OFDM无线通信系统中FIR滤波器和FFT处理器的研究与设计》文中进行了进一步梳理超宽带(Ultra-Wide Band, UWB)是一种能满足未来低成本、高速无线数字家庭要求的短距离无线通信技术,基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技术的超宽带系统能在2-10 m的范围内提供高达480Mb/s数据率的无线数据传输,具有很强的应用价值。2011年,中国标准化管理委员会下属的无线个域网(Chinese Wireless Personal Area Network, C-WPAN)工作组推出超宽带中国标准,选择基于双载波正交频分复用(Dual-Carrier OFDM, DC-OFDM)技术的超宽带系统作为中国超宽带标准的技术规范。本文针对DC-OFDM无线通信系统进行了FIR滤波器和FFT处理器的研究。完成了算法研究、系统仿真、架构分析、硬件设计、电路仿真、功能验证、综合等一系列流程。针对并行FIR滤波器的设计,提出了新的并行FIR滤波器结构,提出新的多项式分解方法,使所有子滤波器具有对称系数,子滤波器实现所需的乘法器减少为原来的一半,相应的代价是加法器的增加,即使用加法器换取乘法器,从而降低硬件开销。分别采用提出的结构和现存的结构设计实现了1个72抽头32比特的FIR数字滤波器,该设计由TSMC 65nm工艺实现,DC综合结果显示,与现存的采用快速FIR算法的结构相比,72抽头2路并行FIR滤波器的面积降低了23%,3路并行FIR滤波器的面积降低了12%。提出的并行FIR数字滤波器被应用于DC-OFDM超宽带无线信道模型的硬件仿真中。设计实现了一个应用于DC-OFDM系统中的8路并行128点FFT处理器。为降低传统并行架构带来的硬件实现开销,研究了结合FFT分解的流水线多路并行架构,有效减少了实现所需的乘法器和加法器数目,在提高数据吞吐率的同时,进行了面积的优化。对不同基结构下定点FFT运算所需的硬件开销进行了定量分析与对比,从而选择合适的基结构。针对128点FFT处理器,采用了8×8×2混合基算法,并为该算法提出了8路并行延迟反馈流水线结构。为了进一步进行优化,提出了改进的旋转因子乘法器,节约了硬件资源。设计的128点FFT处理器采用SMIC 0.13μm CMOS工艺实现,芯片面积为1.44mm2。最高数据吞吐率达到1GS/s,在典型工作吞吐率500MS/s下的功耗为39.5mW。与其他128点FFT处理器相比,减小了面积,节约了功耗。
彭端[9]2006年在《宽带无线移动通信系统中的同步理论和技术研究》文中研究表明基于正交频分复用(OFDM)和多输入多输出(MIMO)技术的B3G／4G宽带无线移动通信系统能够利用有限的频谱资源提供可靠的宽带数据业务，成为当前无线通信技术的研究热点。对基于OFDM和MIMO-OFDM技术的宽带无线移动通信系统而言，准确、高效的同步算法是系统实现的关键和难点。本论文的工作主要是针对基于OFDM和MIMO-OFDM技术的宽带无线移动通信系统中的定时同步和载波同步理论和技术的研究。 论文首先论述了无线移动信道的传播特性及无线移动信道的数学模型，分别分析了在定时偏差、载波频偏、样值定时偏差条件下SISO-OFDM无线传输系统的数学模型，以及它们对基于OFDM技术的无线传输系统性能的影响。并分析比较了这几种定时同步算法和载波同步算法在无线移动信道中存在的问题，讨论了解决方案。 针对B3G TDD系统无线传输链路的要求提出了一种可行的基于一个OFDM前导符号的快速载波同步算法，在载波相对频偏为ε≤±0.5的条件下，用高速无线多径Rayleigh信道COST207模型进行了仿真，达到了理想的载波同步性能。同时还比较了两种不同载波同步算法的结果，提出了Moose算法不适合无线高速移动环境下的载波同步问题，并分析
云文岳[10]2008年在《室内可见光通信系统调制与解调技术研究》文中研究指明可见光通信技术是一种在白光LED发明及应用后发展起来的新兴的无线光通信技术。LED不仅可以提供室内照明,而且可以应用到无线光通信系统中满足室内个人网络需求。可见光通信将提供给人们更加安全,方便的通信环境。本文针对基于照明用白光LED的室内可见光通信系统进行了研究,探讨了可见光通信信道特性,详细分析了室内可见光通信链路。本文重点研究了应用于可见光通信的调制解调方法。过去可见光通信主要使用开关键控调制方式,但由于ISI的影响使数据传输速度受到了限制。本文给出了一种基于OFDM调制解调的方案,用于减弱高数据传输速度下码间串扰带来的影响。基于数据分析和计算机仿真,论文提出的这个方案能用作室内照明和高速数据传输。最后给出了实现可见光通信调制解调的方案,为更深入的实验研究提供理论基础。
参考文献：
[1]. 基于OFDM的室内可见光通信关键技术研究[D]. 张天. 吉林大学. 2016
[2]. 基于HACO-OFDM的室内可见光通信PAPR抑制技术研究[D]. 朱立文. 兰州交通大学. 2017
[3]. 可见光并行通信系统方案及关键技术研究[D]. 李亮亮. 南京邮电大学. 2011
[4]. 宽带无线通信中的关键技术研究[D]. 梁锡林. 西安电子科技大学. 2006
[5]. 室内可见光通信系统O-OFDM技术研究[D]. 冯海燕. 大连海事大学. 2017
[6]. 超高速毫米波无线传感通信系统[D]. 简伟. 北京邮电大学. 2011
[7]. 基于CRAHN网络的自适应OFDM调制技术的研究与实现[D]. 胡英雪. 南京邮电大学. 2015
[8]. DC-OFDM无线通信系统中FIR滤波器和FFT处理器的研究与设计[D]. 刘珍奇. 复旦大学. 2014
[9]. 宽带无线移动通信系统中的同步理论和技术研究[D]. 彭端. 北京邮电大学. 2006
[10]. 室内可见光通信系统调制与解调技术研究[D]. 云文岳. 长春理工大学. 2008
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