【摘 要】
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得益于发光二极管（Light-emitting Diode,LED）固态照明技术的研究突破,可见光通信（Visible Light Communication,VLC）在现有的照明基础设施上构建无线通信系统,引起了研究人员的广泛关注。基于LED的可见光通信技术,在提供数据传输通信功能的同时也必须保证达到照明行业规定的安全照明标准,真正实现照明与通信一体化。在VLC领域中,大多数研究工作只考虑发射机
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得益于发光二极管（Light-emitting Diode,LED）固态照明技术的研究突破,可见光通信（Visible Light Communication,VLC）在现有的照明基础设施上构建无线通信系统,引起了研究人员的广泛关注。基于LED的可见光通信技术,在提供数据传输通信功能的同时也必须保证达到照明行业规定的安全照明标准,真正实现照明与通信一体化。在VLC领域中,大多数研究工作只考虑发射机发出的光是恒定的情况,忽略了LED闪烁对人眼造成的潜在危害。因此,必须为可见光通信系统的健康照明和通信的协同设计提出新的方法。本文的主要内容及创新点如下:首先,本文根据VLC系统的照明和通信特性,构建了室内的单灯VLC模型,分析了不同传输链路下的接收光功率分布和光照度分布,验证了LED实现通信和照明的可行性。在VLC系统中,LED的主要功能是照明,次要功能是通信,因此阐述了避免传输光信号闪烁的必要性,并分析了低频闪烁信号的形式。其次,本文研究了直流偏置光OFDM（DC-biased Optical OFDM,DCO-OFDM）和非对称限幅光OFDM（Asymmetrically Clipped Optical OFDM,ACO-OFDM）的系统性能。OFDM技术传输速率高,抗干扰能力强,可以有效拓展LED的低调制带宽,提高VLC系统的通信性能。分析了这两种光OFDM技术的频谱效率和功率效率,并通过MATLAB仿真,探讨了两种方式分别在电功率约束和光功率约束条件下QAM调制星座尺寸和子载波数对系统的误码性能影响。结果表明,系统的误码性能随星座图尺寸的增加而变差,但不受子载波数变化的影响。最后,提出了一种改进的OFDM健康照明方案,从频域去除低频的闪烁分量,以保证传输的光信号对人眼无危害。为了提高系统的传输性能,通过增加光照度,在单通道链路上实现了460lux光照度水平下高达300Mbps的传输比特率,显示了OFDM系统在数据传输方面的出色性能。
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