室内MIMO可见光通信系统信道相关性和信道间干扰研究

作     者：杭程 

作者单位：南京邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：沈建华

授予年度：2020年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：可见光通信 多入多出技术 信道间干扰 信道相关性 空间调制 

摘      要：可见光通信使用白光发光二极管（LED）作为光源,具有能耗低、频谱资源丰富、保密性好等优点,是室内无线通信的一种有效补充。由于白光LED的调制带宽有限,限制了室内可见光通信系统传输速率的提升,使用多入多出（MIMO）技术是解决这一问题的主要技术。在实际的室内MIMO可见光通信中,信道之间的干扰和信道之间的相关性是影响其通信质量的主要因素,针对这两个问题,本文采用理论分析和实验仿真等方法,针对室内可见光通信信道相关性及信道间干扰等关键问题进行了全面深入的研究。论文首先简述了室内多入多出可见光通信系统的发展历程和研究现状,详细分析了室内可见光系统的模型和相关特性。论文全面分析和讨论了室内可见光通信系统中MIMO关键技术、室内MIMO可见光系统的相关特性和室内MIMO可见光系统通信质量的影响因素及一般解决方法。针对信道间干扰和信道间的相关性问题,论文提出了一种基于发送端选择的室内MIMO可见光系统的优化方法,通过对信道矩阵作奇异值分解确定实际有效的空分复用传输流,综合考虑系统容量和接收端误码率性能,在性能最优的传输流上分配相应的功率,理论分析和实验仿真表明,相比于传统的奇异值预编码算法,改进之后算法的系统容量最多可以提高80%;误码率在不超过15d B时便可降到系统要求。针对现有研究对接收机的优化主要集中在空分复用的情况,论文提出了一种基于空间调制的室内MIMO可见光系统接收机位置优化方法,通过对粒子群算法进行的优化,寻找使得系统容量最大的接收机位置即为最佳接收位置。通过理论分析和仿真实验,获得了空间调制情况下,使用不同MIMO方案室内接收机的最佳接收位置,同时验证了优化后的粒子群算法的收敛速度略快于未优化的算法。此外,针对不同的房间形状进行实验,使用上述方法,得到了不同房间形状下的接收机的最佳接收位置。