低频闪OOK可见光通信系统的研究

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可见光通信相对于传统射频通信具有数据速率高、安全性好以及可以使用无许可证频段等特点,目前可见光通信已成为无线通信领域的一个研究热点。借助成本低廉的固态照明器件,如白光二极管(White LED),可以同时实现节能照明和数据传输。然而,可见光调制信号由于强度调制/直接检测(IM/DD)传输方式的作用使得发光LED强度发生变化,可能会导致闪烁,闪烁可能会导致自闭症患者出现偏头痛、头痛甚至重复行为。因此,闪烁缓解方法有必要应用于兼具照明和通信的可见光通信系统中。虽然可以通过优化LED驱动电路和编码来减少闪烁,但调整基于光源照明的驱动电路会显著增加系统成本,并且通常会排除通信要求。至于编码方法,它们将导致数据速率和硬件开销的降低,从而导致性能瓶颈。本文中我们提出了一种频域信号处理方法来减轻LED闪烁。首先,通过傅里叶变换提取调制信号的低频分量(3-70Hz),并逆向恢复传输。接着研究消除低频分量对时域信号失真的影响,探究如何降低低频丢失导致的失真。然后分析了不同种类人造光源的干扰模型,并在信道中引入噪声和人造光源干扰以模拟实际室内环境。最后,在接收端以闪烁抑制方案对人造光源做相同的处理,有效的减轻了通信干扰,提高通信质量。仿真结果表明,通过应用所提出的频域信号处理技术,系统的通信性能随着干扰的消除而提高,而闪烁显著减少。在信噪比为13d B的情况下,误码率低于10-3量级。
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