【摘 要】
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移动数据交换需求激增,导致射频(RF)频谱资源出现了短缺的现象,射频频谱变得过于拥挤。可见光通信(VLC)利用人眼可见的光谱范围内的光波信号,利用成本低廉的固态发光器件发光二极管(LED),在照明或者显示的同时复用实现无线通信,拓展了无线通信的频谱资源,该技术有望成为6G通信的新技术。随着白光LED制造工艺和发光质量的提升,其在室内照明领域得到广泛普及,面对5G时代物联网工程中数量庞大的交互需求,
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)
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移动数据交换需求激增,导致射频(RF)频谱资源出现了短缺的现象,射频频谱变得过于拥挤。可见光通信(VLC)利用人眼可见的光谱范围内的光波信号,利用成本低廉的固态发光器件发光二极管(LED),在照明或者显示的同时复用实现无线通信,拓展了无线通信的频谱资源,该技术有望成为6G通信的新技术。随着白光LED制造工艺和发光质量的提升,其在室内照明领域得到广泛普及,面对5G时代物联网工程中数量庞大的交互需求,LED的普及使照明、通信两用的室内可见光通信在融入物联网应用中极富潜能。故此,室内可见光通信可以成为可见光通信技术应用和普及的突破口。本文研究了基于荧光型白光LED的室内可见光通信技术,通过建立室内可见光通信模型,对照明与通信复用的室内VLC系统光源与光探测器(PD)布署进行优化,分析了MIMO-VLC技术的多径效应,及PD位置对发送策略的影响,并搭建了基于可见光通信的智慧家庭系统。通过分析室内可见光通信经典分布模型的不足,本文建立了三种采用大功率LED的照明与通信复用模型,使室内整体接收平面的光照度与信号功率分布更加均匀,有效提升了信噪比,优化了误码率,分析了三种模型的适用场景。对所建立模型基于MIMO-VLC技术进行仿真,分析了信道脉冲响应,给出了所建立模型的信道特征及针对不同探测器位置的MIMO发送策略。通过分析整个房间均方根时延扩展(RMSDS)的分布,得到了OOK调制下三种模型的最高数据传输速率。基于矩阵论方法本文分析了三种模型特定探测器部署下的信道状态,及光探测器间距与信道状态的关系,给出了特定特定探测器部署下的MIMO发送策略,从而克服了多径效应对通信效果的不利影响。此外,本文搭建了基于白光LED通信与照明复用的室内可见光通信智慧家庭系统,利用超级网口和OOK调制技术使以太网信号转为光控信号,实现了通过Web页对智慧家庭中电视机、空调、微波炉、烤箱等受控设备成功率80%以上的光控操作。
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