论文部分内容阅读
可见光通信(VLC)系统是室内高速数据传输极具吸引力和竞争力的解决方案,但LED有限的调制带宽极大地限制了VLC系统的传输速率。为满足室内可见光通信高速数据传输的需求,可在VLC系统中引入无载波幅度相位(Carrierless Amplitude and Phase, CAP)调制技术。本文依据CAP调制的概念,对无线及室内可见光信道环境下的2D-CAP系统性能进行了深入研究。首先,介绍了2D-CAP系统模型,分析了基于正交带通滤波器和基于希尔伯特变化两种形式的2D-CAP系统原理,并在高斯白噪声(AWGN)信道下对QAM及2D-CAP系统性能进行了对比分析。在此基础上,对室内可见光视距(LOS)与非视距(NLOS)信道传输模型进行了研究,针对CAP在可见光信道中的应用,提出了直流偏置光2D-CAP和单极性反转编码2D-CAP两种2D-CAP信号单极化方法,推导了直流偏置光2D-CAP系统误码性能的闭式解,分析了2D-CAP系统在室内可见光LOS信道中的误码性能。其次,为了进一步提高2D-CAP技术在室内可见光环境下的频带利用率,同时考虑室内LED照明系统的实际应用情况,即可以利用多LED实现室内VLC。本文对室内MIMO可见光系统进行了研究,提出了一种将2D-CAP与空间调制(Spatial Modulation, SM)相结合的2D-CAP-SM系统设计方案,分析并推导了室内LOS信道下2D-CAP-SM系统误码率的理论上界。给出了LOS传输环境下,LED发射机和接收机数量、位置等因素对系统性能影响的仿真分析结果。最后,为进一步提升CAP系统的传输容量,本文将CAP技术从二维扩展到三维,并通过求解极大极小优化问题寻找到适用于2D-/3D-CAP系统的滤波器组。分析并推导了AWGN信道与LOS信道下3D-8CAP系统误符号率解析解,仿真结果验证了解析解的正确性。论文的研究工作及实验结果为CAP技术在室内可见光通信领域的应用提供了一定的理论基础。