【正文】 1 論文題目 ： 室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè)： 學(xué)生： 簽名 ： _________ 指導(dǎo)老師： 簽名 ： _________ 摘要 可見(jiàn)光通信技術(shù)是一種在白光 LED發(fā)明 和 應(yīng)用后發(fā)展起來(lái)的新興的無(wú)線(xiàn)光通信技術(shù) ， LED不 但能進(jìn)行 室內(nèi)照明， 并 且 能 應(yīng)用 于 無(wú)線(xiàn)光通信系統(tǒng) 從而 滿(mǎn)足 了 室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)需 要 。這篇 文 章 在對(duì)白光 LED用于 通信光源的光譜特性 以及 調(diào)制特性等 其它 物理特性 進(jìn)行 深入分析基礎(chǔ) 之 上，重點(diǎn)研究白光 LED光源通信系統(tǒng) 構(gòu) 成結(jié)構(gòu) 以及 系統(tǒng)設(shè)計(jì) ,并給出 一種 LED照明燈室內(nèi)布局方法。由于可見(jiàn)光通信使用開(kāi)關(guān)鍵控調(diào)制方式限制了數(shù)據(jù)傳輸速度，因此 ,本文引入了一種基于正交頻分復(fù)用 (OFDM)調(diào)制與解調(diào)的方案，用于減弱高速通信時(shí)由多徑效應(yīng)帶來(lái)的碼間串?dāng)_。 【關(guān)鍵詞】 室內(nèi)可見(jiàn)光通信；白光 LED；正交頻分復(fù)用 mm 【論文類(lèi)型】 應(yīng)用設(shè)計(jì)型 2 Title: System Design of Indoor Visible Light Communication Major: Name: Signature:_______ Supervisor: Signature:_______ ABSTRACT Visible light munication is a novel wireless optical munication technology and rose with development of white LED fabrication techniques． White LED devices are used not only for illuminating rooms but also for an optical wireless munication system which is suitable for indoor private works． In the thesis， based studies have been done on radiation spectrum and modulation property of white LED when they are used as optical transmitters， Then the configuration and systematic design techniques are concentrated concerning white LED lighting source munication as well as high speed modulation techniques． An optimal design of lightings layout on the visible light munication system is discussed． Because of primarily OOK has been used for digital data modulation of such devices． OOK imposes limitations on the achievable data rates． So the inherent robustness of OFDM against multipath effects， OFDM is considered in bination with higher order modulation schcmes in the thesis． 【 Key Words】 Indoor visible light munication； whiteLED； OFDM 【 Type of Thesis】 Type of application and design 3 前言 21世紀(jì)高速數(shù)據(jù)通信在人們生活中將會(huì)十分重要，即人們會(huì)需要在任何地點(diǎn)以及任何時(shí)間，快速得到大量多媒體信息。同時(shí)由于工作中的團(tuán)隊(duì)合作至關(guān)重要，對(duì)辦公室通信系統(tǒng)的要求以及多媒體信息共享的需求將會(huì)迅猛增長(zhǎng)。伴隨著電器設(shè)備的無(wú)線(xiàn)化 以及家庭無(wú)線(xiàn)連接的應(yīng)用，人們可以在家中任何一處登錄全球信息網(wǎng)。面對(duì)寬帶資源有限，在改良設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)時(shí)應(yīng)該考慮其它方式。因此可以將光通信技術(shù)以一種以白光 LED為光源的新興的無(wú)線(xiàn)電通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)。 可見(jiàn)光通信（ Visible Light Communication，簡(jiǎn)稱(chēng) VLC）是利用半導(dǎo)體 LED響應(yīng)速度快的發(fā)光響應(yīng)特性，將信號(hào)調(diào)制到 LED可見(jiàn)光上進(jìn)行傳輸，使可見(jiàn)光通信與 LED照明相結(jié)合，構(gòu)建出 LED照明通信兩用基站燈，也為光通信提供了一種全新的的寬帶接入方式。 VLC可分 作 室內(nèi)可見(jiàn)光通信 以及 室外可見(jiàn)光通 信兩 種類(lèi)型 。白光 LED具有低功耗、長(zhǎng)壽命、小尺寸、綠色 且 環(huán)保等優(yōu) 勢(shì) ，被認(rèn)為最終將 會(huì) 代 替 熒光燈和白熾燈 這些 傳統(tǒng)的照明光源，將會(huì)成為下一代照明光源。 和 傳統(tǒng) 的 照明光源 進(jìn)行 比較，白光 LED因?yàn)?響應(yīng)時(shí)間 所以具有高速調(diào)制特性?；诎坠?LED室內(nèi) VLC系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)照明通信 兩 重作用。 當(dāng)今 VLC大多還處 在 實(shí)驗(yàn)階段，雖然整體系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)，但是 和 可見(jiàn)光通信的實(shí) 際應(yīng) 用還有 相當(dāng) 大距離，系統(tǒng)各項(xiàng)性能還 需要 進(jìn)一步 的 優(yōu)化。 本文正是基于這樣一個(gè)新的光通信技術(shù)而成，全文共分 6章。 第 1章 主要介紹了基于LED的室內(nèi)可見(jiàn)光無(wú)線(xiàn)光通信研究的意義，國(guó) 內(nèi)外研究現(xiàn)狀，以及 可見(jiàn)光與自由空間光通信及紅外通信的比較。第 2章 室內(nèi) LED光源布局設(shè)計(jì)，主要介紹了 LED光源相關(guān)理論，LED的發(fā)光原理和相關(guān)特性，以及白光 LED發(fā)光原理，最后講述了光源的布局方法。 第3章可見(jiàn)光通信基本理論， 主要介紹了 室內(nèi)可見(jiàn)光通信基本原理和可見(jiàn)光通信鏈路以及可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中存在的多經(jīng)效應(yīng)，最后分析信道模型。第 4章主要介紹了 OFDM的一些基本概念以及理論；相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)缺點(diǎn)。第 5章 LED光源室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要講述了可見(jiàn)光發(fā)射端，接收端系統(tǒng)設(shè)計(jì)，和基于 OFDM的室內(nèi) VLC系統(tǒng)整 體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析。第 6章是本篇論文的總結(jié)。 本篇論文在寫(xiě)作過(guò)程中參閱了許多國(guó)內(nèi)外研究資料，也借鑒了很多前輩大量的研究成果。由基于作者水平所限，本書(shū)本篇論文難免有錯(cuò)誤或不當(dāng)之處，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 4 目 錄 1 緒論 ............................................................................................................................. 1 選題背 景和意義 ................................................................................................... 1 可見(jiàn)光通信歷史及現(xiàn)狀 ........................................................................................ 2 常用無(wú)線(xiàn)光通信的比較 ........................................................................................ 4 可見(jiàn)光與自由空間光通信相比較 ................................................................ 4 可見(jiàn)光與紅外通信相比較 ........................................................................... 5 論文研究的主要內(nèi)容 ........................................................................................... 6 2 室內(nèi) LED光源 ............................................................................................................. 6 LED的發(fā)光原理 ................................................................................................... 7 LED光源的相關(guān)特性 ............................................................................................ 7 白光 LED ............................................................................................................ 8 燈光布局 ........................................................................................................... 11 本章小結(jié) ........................................................................................................... 13 3 可見(jiàn)光通信基本 理論 ................................................................................................... 13 室內(nèi)可見(jiàn)光通信基本理論 .................................................................................. 13 VLC 概述 ................................................................................................. 13 室內(nèi) VLC 基本理論 .................................................................................. 14 室 內(nèi) VLC基本鏈路 ............................................................................................ 15 室內(nèi) VLC 信道模型 ........................................................................................... 17 多經(jīng)干擾 ........................................................................................................... 19 本章小結(jié) ........................................................................................................... 21 4 OFDM技術(shù)簡(jiǎn)介 .......................................................................................................... 21 OFDM 概述 ........................................................................................................ 22 OFDM 的基本原理 ............................................................................................. 22 OFDM 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) ......................................................................................... 24 OFDM 優(yōu)缺點(diǎn) .............................................................................