论文部分内容阅读
可见光通信(VLC)是利用发光二极管(LED)等,发出高速调制的光波信号,对信息进行调制和传输。由于其具有丰富的频谱资源,安全性高,成本低和抗电磁干扰等优点,成为近几年的研究热点。但是限制VLC系统高速传输的主要挑战之一是LED的带宽有限。正交频分复用(OFDM)和多输入多输出(MIMO)技术是克服LED带宽限制并提高VLC传输数据速率的可行性选择。在MIMO-OFDM VLC系统中,数据的传输和解调都需要准确的信道状态信息(CSI),因此准确有效的信道估计是信息成功传输的有效保证。传统的信道估计方法,例如最小二乘(LS)算法需要大量的导频信号,因此造成频谱利用率低的现象。为了提高频谱效率,基于压缩感知的信道估计已在射频通信中广泛使用。在VLC链路中,信道既包含视距(LOS)链路又包含非视距(NLOS)链路,同射频通信信道一样,具有一定的稀疏性。因此,可将基于压缩感知的信道估计技术应用于VLC系统中。在本文中,我们提出了基于压缩感知的MIMO-OFDM的可见光通信系统信道估计方法,并通过实验进行验证。与传统方法相比,压缩感知在改善信道估计的性能的同时能够提高频谱利用率。本文的主要研究内容如下:(1)介绍VLC的基本原理,分析其信道模型的稀疏性。研究MIMO和OFDM的关键技术,并充分结合两者的优势,将其应用于VLC系统中。(2)从信号的稀疏表示,测量矩阵的设计,信号的重构等三个方面对压缩感知进行介绍。结合压缩感知的理论知识,分析其在信道估计方向上的应用。(3)分析OFDM和MIMO-OFDM的稀疏信道模型,研究四种常用的信号重构算法对信道信息进行重构,并通过OFDM-VLC系统和MIMO-OFDM VLC系统进行实验验证。结果表明,与传统方法相比,本文提出的基于压缩感知的信道估计具有更好的误码率性能的同时能够减少导频开销。