预编码多用户MIMO室内可见光通信系统性能研究

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可见光通信即发光就可进行上网,具有频谱资源丰富、覆盖范围广等优势。针对多用户多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)可见光通信系统中存在的多用户干扰及块对角化(Block Diagonalization,BD)算法在解决多用户干扰时所产生的子信道强弱不均衡的问题,本文研究了子流选择BD算法的多用户MIMO可见光通信系统的性能,具体的研究内容如下:1.针对BD算法复杂度高及等效信道矩阵经奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)后,各子流信道所对应的奇异值差异明显的问题,提出子流选择BD算法,对比分析了两种算法的计算复杂度及系统容量。2.建立基于子流选择BD算法的多用户MIMO可见光通信系统模型,对比分析了该系统的单LED光源系统发射功率与误码率性能的关系;通过改变接收机视场角,降低用户的MIMO信道矩阵相似性,分析了系统信噪比与误码率性能,验证了该方案的有效性;建立室内人员行走模型,仿真分析了移动终端的信噪比性能,并确定了室内用户的最佳接收位置。3.引入控制变量法,建立两种不同MIMO信道相关性的室内模型,通过改变LED与光电探测器的位置参数,并与子流选择BD技术多用户MIMO可见光通信系统相结合,分析不同信道相关性的信道矩阵条件数、系统容量及误码率性能等,以得到合理的室内光源布局,降低多用户MIMO可见光信道相关性。研究结果表明:(1)子流选择BD技术具有计算复杂度低,保持原有BD技术系统容量的优点;(2)相比于BD技术的多用户MIMO可见光通信系统,子流选择BD技术降低了 LED发射功率的需求,减少了接收视场角对接收端的误码率的影响;根据终端移动性与系统信噪比的关系,确定了室内最佳接收位置及34.7%的区域信噪比高于40dB;(3)随着空间信道相关性的不断增强,误码率性能下降,子流选择BD算法相对于BD算法系统可以带来4dB以上的增益。
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