论文部分内容阅读
随着人们对随时随地享受便捷通信的需求不断增长,传统的射频无线通信由于受到无线电频谱资源的限制而面临着巨大的挑战。同时在全球“绿色照明”的倡导下,高效节能的LED照明已广泛应用于日常生活中。在这样的背景下,近年来基于LED的可见光通信（VLC）技术逐渐成为当下研究的热点。VLC作为一种新型的照明和通信相结合的无线通信技术,具有不占用无线电频谱、无电磁干扰、保密性好等特点,因而拥有广阔的应用前景。目前,对VLC技术的研究主要从高速率数据传输和基于VLC的高精度室内定位两个独立方向展开,并且在各自领域都已取得重大突破。然而,将高速率数据传输和高精度室内定位融合于一套系统中是未来VLC技术发展的必然趋势,但目前极少有这方面的研究成果。因此本文从该角度出发,针对其中存在的如何在高速率数据传输的同时兼顾定位信标的传输这一技术难点进行研究,提出了一种新型的可兼顾定位信标传输的实时可见光通信系统。在该系统中,为实现在传输高频数据信号的同时兼顾低频定位信标信号的传输,本文提出了一种新型的2ASK-OFDM调制技术。该调制技术在原有的正交频分复用（OFDM）调制的基础上,将OFDM符号能量作为一种新的调制维度。通过给每个OFDM符号乘以一个合适的比例因子对符号能量进行放大或缩小,达到用单个OFDM符号的能量来表示0或1的目的,以此实现在高频OFDM信号上叠加低频2ASK信号。此外,本文又针对现场可编程门阵列（FPGA）的特点对算法进行了优化,以提高其对于实时系统的适用性。仿真结果表明,在理想条件下,2ASK-OFDM调制中的2ASK信号和OFDM信号均可实现无误码的传输,证明了该调制技术的有效性。在此基础上,本文设计实现了可兼顾定位信标传输的实时可见光通信系统。该系统的发送端可产生2ASK-OFDM调制信号,并且在接收端能够分别用两套不同的接收设备对2ASK信号和OFDM信号进行解调。按功能结构进行划分,系统主要包括数字信号处理模块和可见光光路两部分,其中数字信号处理模块采用FPGA进行实现。本文通过改变光路的照射距离对系统的性能进行了测试。实验结果表明,当照射距离为1.5米时,2ASK信号和OFDM信号的误码率分别为3×10-7和2.7×10-8;当照射距离为3米时,两者的误码率分别为9×10-7和1.3×10-5。该结果充分证明了系统在3米的照射范围内均具有良好的传输性能。