摘要：隨著移動(dòng)通信用戶的不斷增加，射頻無線通信在電磁頻譜中所占據(jù)的射頻頻段越來越擁擠。以頻率更高、波長更短的光波為傳輸介質(zhì)的通信方式，具有可用頻帶寬、通信容量大、傳輸速率高、抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已成為通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。其中，室內(nèi)可見光通信技術(shù)在普通光源的基礎(chǔ)上增加了數(shù)據(jù)傳輸功能，通過光源的高速明暗閃爍傳輸信息，接收端利用光敏器件捕捉數(shù)據(jù)信息攜帶的光信號(hào)。該系統(tǒng)為室內(nèi)無線通信網(wǎng)絡(luò)提供了一種全新的寬帶接入方式，是構(gòu)建室內(nèi)無線通信系統(tǒng)的有效補(bǔ)充。基于此，本文對(duì)室內(nèi)信道環(huán)境下可見光通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，重點(diǎn)研究了室內(nèi)可見光通信的信道模型、調(diào)制解調(diào)技術(shù)和信道編碼技術(shù)，為室內(nèi)可見光通信的實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。室內(nèi)可見光通信技術(shù)。本文首先分析了以LED（Light Emitting Diode）陣列為光源的室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)的信道傳輸特性，建立了涵蓋光源布局和布線的室內(nèi)可見光通信信道模型。 通過對(duì)可見光直接視距鏈路和反射非視距鏈路特性的分析，深入研究了其中的缺陷。首次考慮發(fā)射端LED陣列中的光源分布、無線通信接入點(diǎn)和LED。陣列之間的路徑，LED陣列與LED之間的路徑，以及LED光源中存在多條反射路徑。對(duì)現(xiàn)有室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)的信道鏈路模型進(jìn)行改進(jìn)，推導(dǎo)出室內(nèi)光源布局布線。可見光通信信道脈沖響應(yīng)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型。

信道模型仿真研究表明，無線通信接入點(diǎn)與LED陣列之間以及LED陣列與每個(gè)LED之間的路徑會(huì)加劇可見光通信系統(tǒng)接收端多徑效應(yīng)的影響，而系統(tǒng)的最大數(shù)據(jù)傳輸速度也會(huì)受到LED陣列拓?fù)涞南拗啤；�于信道模型，還研究了緩解LED陣列光源發(fā)光不一致引起的碼間干擾現(xiàn)象的策略，分析了每種策略的優(yōu)缺點(diǎn)。其次，為了提高室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率，同時(shí)考慮LED調(diào)制帶寬的影響，本文重點(diǎn)介紹了室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)中的調(diào)制解調(diào)技術(shù)。論文分析了可見光通信系統(tǒng)典型調(diào)制方式的基本原理，結(jié)合室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)對(duì)調(diào)制方式的特殊要求，提出了一種MVPM（M-ary Variable Period Modulation）調(diào)制方式。分析了MVPM的調(diào)制解調(diào)原理和參數(shù)選擇原理。分析了MVPM的帶寬利用率、符號(hào)錯(cuò)誤率、閃爍抑制和亮度控制性能。理論仿真結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的數(shù)字基帶調(diào)制方式相比，MVPM具有更好的帶寬性能，適用于調(diào)制帶寬有限的室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)MVPM進(jìn)行了改進(jìn)，提出了DCF-MVPM（Duty Cycle Fixed-MVPM）和MNVWPM（M×N-ary Variable Width Period Modulation）。變寬周期調(diào)制）兩種調(diào)制方式，其中DCF-MVPM解決了MVPM潛在的光源閃爍問題，MNVWPM具有更高的帶寬利用率，適用于高信噪比的應(yīng)用。

同時(shí)分析了MVPM、DCF-MVPM和MNVWPM三種調(diào)制方式對(duì)信道產(chǎn)生的碼間干擾現(xiàn)象的抵抗能力。然后，為了更好地適應(yīng)信道環(huán)境，提高系統(tǒng)的傳輸性能，本文對(duì)室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)中的編碼技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了一種RS碼（Reed-SolomonCode，Reed-Solomon code）編碼系統(tǒng) LDSCC（L-Dimensional Serial Concatenated Code，多維串行級(jí)聯(lián)碼）信道編碼技術(shù)。詳細(xì)給出了LDSCC的編解碼原理和構(gòu)建過程，并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法對(duì)信道傳輸性能的提升效果。 LDSCC的編碼維數(shù)越高，信道傳輸性能越好，但相應(yīng)的編解碼復(fù)雜度也越高。同時(shí)，考慮到室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶厥庖�求，提出了RALDSCC（Rate-Adaptive L-Dimensional Serial Concatenated Code，碼率自適應(yīng)多維串行級(jí)聯(lián)碼）編碼結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了相應(yīng)的選擇是根據(jù)室內(nèi)光線強(qiáng)度的不同而制作的。為了實(shí)現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)傳輸速率，從理論上分析了編碼方法的有效性。最后，為了驗(yàn)證室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)和編碼方法的性能，設(shè)計(jì)了室內(nèi)可見光通信硬件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。給出了硬件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖、關(guān)鍵元器件的選用以及核心電路設(shè)計(jì)流程。

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，通過改變多系統(tǒng)可變周期調(diào)制MVPM及其改進(jìn)的調(diào)制方式-占空比固定多系統(tǒng)可變周期調(diào)制DCF-MVPM和多系統(tǒng)可變寬度周期調(diào)制MNVWPM調(diào)制分析傳輸性能MVPM、DCF-MVPM和MNVWPM在室內(nèi)可見光通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用，并給出了各種實(shí)驗(yàn)條件下的誤碼率和通信情況。距離之間的關(guān)系；研究了結(jié)合MVPM的多維串行級(jí)聯(lián)編碼結(jié)構(gòu)在室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)中的傳輸性能，驗(yàn)證了多維串行級(jí)聯(lián)編碼結(jié)構(gòu)的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)性能。更多還原

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