【摘 要】
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在全球“绿色照明”的倡导下,高效节能的发光二极管(Light Emitting Diode,LED)照明已广泛应用于人们的日常生活中。LED在实现照明的同时,还可以用来传送信息,这就是近年来吸引较多关注的可见光通信(Visible Light Communication,VLC)。而基于VLC又发展了的一种新的室内定位系统,即“可见光定位系统(Light Position System,LPS)”
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在全球“绿色照明”的倡导下,高效节能的发光二极管(Light Emitting Diode,LED)照明已广泛应用于人们的日常生活中。LED在实现照明的同时,还可以用来传送信息,这就是近年来吸引较多关注的可见光通信(Visible Light Communication,VLC)。而基于VLC又发展了的一种新的室内定位系统,即“可见光定位系统(Light Position System,LPS)”,以其高定位精度和无电磁干扰等优势而备受关注。在可见光通信方面,正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术能有效地提升其传输容量。OFDM调制技术允许不同子载波信号的频谱相互重叠,因此调制后信号的频谱利用率极高,且抗多径干扰能力强,从而降低了对可见光光路的要求。相比之下,可见光定位系统需要较低速且简单的数据传输,因此通常采用2ASK(2-Amplitude Shift Keying)调制技术。然而,针对上述问题现有工作通常是独立进行的,这增加了系统成本并阻碍了可见光系统的部署。本文提出来一种适用于实时可见光通信系统的2ASK-CE-OFDM(2ASK-Constant Envelope-OFDM)调制技术,该技术实现了可见光通信系统中高速率通信数据和低速率定位信标信息的融合传输。CE-OFDM技术借助相位调制技术,将传统OFDM信号调制在恒包络载波信号的相位信息中,有效地解决了传统OFDM调制技术的高峰均比问题,降低了系统中的非线性失真损伤。同时,由于CE-OFDM的恒包络特点,可以对其幅度进行2ASK调制,由此实现了高频的CE-OFDM信号和低频的2ASK信号的融合传输。本文设计并建立了一个实时可见光通信系统来首次测试2ASK-CE-OFDM调制技术的性能。按系统功能结构分,系统主要分为数字信号处理部分和可见光光路部分,数字信号处理部分主要由FPGA(Field Programmable Gate Array)来实现。在发送端,480Kbit/s的2ASK信号和30Mbit/s的CE-OFDM信号被融合并调制为LED发射器的驱动电流。在接收端,两种信号分别被解调出来。通过不同的光照距离对系统进行了测试,当可见光照射距离3.5m时,2ASK信号和CE-OFDM信号的误码率分别为4.3×10-7和6.8×10-4。实验结果证明,该系统具有在实时可见光通信系统中融合高速通信数据和定位信标信息传输的能力。
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