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室内可见光ofdm通信系统调光控制技术
摘要
本文研究了OFDM在不同应用场景下的室内可见光通信系统,以及介绍了各种调光控制技术,并结合OFDM技术应用在可见光中领域。针对可见光通信对高速数据传输的要求,将OFDM技术引入可见光通信,并针对可见光通信对传输信号极性的相关特性,研究了单极OFDM系统在可见光通信中的应用。详细分析了可见光OFDM系统的工作原理,从多个角度分析比较了几种0FDM系统的性能。为了满足可见光通信对通信和照明的双重要求,本文研究了光OFDM系统中采用的调光控制技术的系统性能和调光性能,并提出了最适合室内可见光通信的光OFDM系统的调光控制方案。结果发现。更符合节能理念的绿色照明室内VLC高速数据传输调光控制方案。本文的创新工作是将可见光通信系统的调光控制技术应用于目前国内外尚未报道的U-0FDM系统。本文提出了一种更有效的ZACO-OFDM系统,来作为0FDM传输系统应用于室内可见光领域。实践证明,该系统在不牺牲系统可靠性的前提下,可以提高系统的电能效率,节约能源。
关键词:OFDM,ZACO-OFDM,ZACO-OFDM,VLC,调光控制技术
ABSTRACT
Inthispaper,theindoorvisiblecommunicationsystemofOFDMunderdifferentapplicationscenariosisstudied,andvariousdimmingcontroltechnologiesareintroduced,whichareappliedinthefieldofvisiblelightincombinationwithOFDMtechnology.Aimingattherequirementofhighspeeddatatransmissioninvisiblelightcommunication,OFDMtechnologyisintroducedintovisiblelightcommunication,andtheapplicationofunipolarOFDMsysteminvisiblelightcommunicationisstudiedaccordingtothecorrelationcharacteristicsofvisiblelightcommunicationtotransmissionsignalpolarity.TheworkingprincipleofvisiblelightOFDMsystemisanalyzedindetail,andtheperformanceofseveral0FDMsystemsisanalyzedandcomparedfrommultipleangles.Inordertomeetthedualrequirementsofvisiblelightcommunicationforcommunicationandlighting,thispaperstudiesthesystemperformanceanddimmingperformanceofdimmingcontroltechnologyusedinopticalOFDMsystem,andputsforwardthedimmingcontrolschemeofopticalOFDMsystemwhichismostsuitableforindoorvisiblelightcommunication.Theresultswerefound.Moreinlinewiththeconceptofenergy-savinggreenlightingindoorVLChigh-speeddatatransmissiondimmingcontrolscheme.TheinnovativeworkofthispaperistoapplythedimmingcontroltechnologyofvisiblelightcommunicationsystemtotheU-0FDMsystemwhichhasnotbeenreportedathomeandabroad.Inthispaper,amoreeffectiveZACO-OFDMsystemisproposedtobeusedasa0FDMtransmissionsysteminthefieldofindoorvisiblelight.Practicehasprovedthatthesystemcanimprovethepowerefficiencyofthesystemandsaveenergywithoutsacrificingthereliabilityofthesystem.
Keywords:OFDM,ZACO-OFDM,ZACO-OFDM,VLC,dimmingcontroltechnology
目录
1绪论1
1.1室内可见光通信技术发展背景1
1.2可见光通信技术的优势2
1.3可见光通信技术国内外发展现状4
1.4课题的提出与研究意义5
20FDM技术7
2.10FDM技术综述7
2.20FDM技术原理7
3室内可见光OFDM系统10
3.1室内可见光0FDM技术综述10
3.2室内可见光0FDM技术原理11
4可见光0FDM信号单极化方法15
4.1可见光0FDM单极化原理15
4.2直流偏置光0FDM系统(DCO-0FDM)15
4.3非对称限幅光0FDM系统(ACO-0FDM)16
4.4单极光OFDM系统(U-OFDM)18
4.5改进非对称限幅光0FDM系统(MACO一0FDM)19
5室内可见光0FDM通信系统调光控制技术21
5.1调光控制技术简述21
5.2调光控制技术原理22
5.2.1连续电流调节调光控制(CCR)22
5.2.2脉冲宽度调制调光控制(PWM)23
5.3基于光0FDM系统的调光控制研究24
5.3.1基于AC0—0FDM系统的调光控制24
5.3.2基于U—OFDM系统的调光控制25
5.4最优化光0FDM系统调光控制26
6总结与展望31
6.1全文小结31
6.2论文的主要工作31
6.3论文的创新点32
致谢33
参考文献35
1绪论
1.1室内可见光通信技术发展背景
可见光通信技术(简称VLC)具有丰富的频谱资源,在传输过程中几乎没什么能量损耗,具有低功耗的优良特性,尤其使在传输信息方面,这种方式具有很高的安全性。基于室内传输这样一个前提下,选择短距离传输及高速接入技术是目前发展的趋势,VLC是众多方案中最有吸引力的选择,射频通信与VLC可以优势互补。
随着世界科学技术的进步,相应的固态照明技术也得到了突破性的发展,尤其是LED的发现,是具有独特意义,并且是划时代的,具有很广阔的实际应用价值。我们发现LED光源的亮度很高,并且该装置很稳定且不易损坏,正常使用的寿命非常久,从电学方面来说,它的开通和关断的响应时间很短,最重要的一点就是整个结构的组成很简单,元器件的成本不高,性价比很高且适合大面积推广,同时其颜色多种多样也成为其卖点之一特别适合众多不同场景的使用,收获很多场景的青睐,并且它还具有环保、使用清洁能源等多方面的优点,目前已经开始大规模取代传统的白炽灯和市面上大部分的节能灯,作为一种新的照明工具之一。
因为LED的出现并且具有上述的众多优势,在日常生活中得到大面积的推广和普及。目前基于LED的照明灯具和LED显示板已经在市面上随处可见。像家庭用的照明灯目前都已经换成节能环保的LE灯,还有商场的门口用的基于LED灯组的LED显示板,它是由很多的LED单元组成的一个巨大的显示系统,他可以自由组合和拆卸,还能对显示的内容进行自主设置,灵活多变而且整个装置的功耗很低,非常适合日常使用。
虽然目前LED的使用已经令人满意,但科技创新的脚步永远不会停止。目前许多科学家们已经开始进军基于LED的可见光通信领域,希望在其照明发光的基础上,对可见光进一步利用,通过这种可见光来进行通信,并且已经取得了许多突破性的进展。
日常生活中LED设施无处不在,它的出现就伴随着可见光频谱资源的产生,具有很高的使用价值,由于可见光具有可通信的特点,再加上LED目前主要应用于室内的照明环境,因此我们想把LED设备充分利用,即把LED发光和室内通信结合到一起,作为室内数据传输的一个选择方案。并且由于室内的面积有限,传输距离相对比较短,传输环境一般来说比较空旷,这使LED可以作为室内可见光通信数据传输的一个比较好的选择方案,具有传输速度快的优良特性,这样也增加了LED可见光设备的吸引力和竞争力[2,3]。
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