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LED论文:可见光并行通信系统方案及关键技术研究


论文: LED 论文:可见光并行通信系统方案及关键技术研究

【中文摘要】可见光通信(Visible Light Communication, VLC) 是一种在白光 LED 技术上发展起来的新兴的无线光通信技术。 其利用 LED 器件的高速响应特性,将信号调制到 LED 可见光上进行传输,使照 明与通信相结合构建出 LED 照明和可见光通信两用基站灯,可为光无 线通信提供一种全新的宽带接入方式。VLC 高速传输时,多径效应造 成的码间干扰限制了最大的数据传输速率,本文研究了频带利用率 高、抗干扰性能好的 VLC 正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)调制技术。目前应用的白光 LED,可 调带宽都比较低,为了实现大通信容量 VLC 的广泛应用,本文将二维 码与 VLC 技术结合,提出一种能提高系统通信容量的可见光并行通信 系统,为高速 VLC 技术探索一种新方法。本文主要工作包括:将 OFDM 调制方式应用于 VLC 系统,重点研究了 VLC-OFDM 系统在多径衰落信道 中的传输性能。将二维码与 VLC 结合,提出一种可见光并行通信系统 方案,来提高系统的通信容量,该系统包括静态和动态两种方案。 可见 光静态并行通信系统,使用 LED 做背景光源,利用微型二维码传递信 息。 该系统利用显微镜原理,发射的二维码能够在远距离探测,并成放 大的像,能够准确解码。 可见光动态并行通信系统,利用 LED 阵列组成 动态 QR 码来传递信息。 重点研究了其传输 LED 阵列 QR 码并行数据时 的定位技术,以及对定位后的图像的处理技术。最终在接收端 【英文摘要】Visible Light Communication(VLC) is an

emerging optical wireless communication technology which is developed with white LEDs. VLC uses the high speed response characteristic of LEDs and modulates the information in visible light waves of LEDs. This dual function of LED, for lighting and communication, creates an absolutely new method of broadband access for optical wireless communication.In high-speed VLC transmission, the inter-symbol interference caused by multipath effects limits the maximum data transfer rate. We studied the VLC-OFDM(Or:hogonal Frequency Division Multiplexing) modulation method which has high bandwidth ratio and good anti-jamming ability. The modulated bandwidth of current application white LED is low. In order to realize the extensive application of large-capacity VLC, we combined two-dimensional code with VLC, and proposed a parallel communication system’s scheme which can improve the communication capacity of VLC. It is a new method to high speed VLC technology.The main contents include:The OFDM modulation method was used in VLC system. We mainly studied the transmission property of VLC-OFDM system in multipath fading channels-We combined the two-dimensional(2D) code with VLC, proposing a parallel communication system’s scheme to improve the communication capacity of VLC. The system included both

static and dynamic program. The visible light static parallel communication system used LED as the background light source, and used of micro 2D code to transmit information. This system used the principle of microscope. The transmitted 2D code could be captured from a long distance. An amplified 2D code image was received, and could be accurately decoded. The visible light dynamic parallel communication system used LED arrays to make up dynamic QR code to transmit information. We focused on the LED array QR code’s positioning technology, and the image processing technology after the image was located. Finally, a standard QR code was obtained, and this code could be accurately decoded. 【关键词】LED 可见光通信 正交频分复用 并行通信 QR 码 【英文关键词】LED Visible Light Communication(VLC)

Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM) parallel communication Quick Response(QR) code 摘要 1.1 研究背 1.3

【目录】可见光并行通信系统方案及关键技术研究 4-5 ABSTRACT 5 第一章 绪论 8-18

景与意义 8-10

1.2 可见光通信的应用优势 10-12

可见光通信技术的发展和研究现状 12-15 及创新点 15-18 18-34

1.4 本文主要工作

第二章 可见光通信技术概述 2.1.1

2.1 白光 LED 的工作原理与特性 18-21

LED 的发光原理 18 18-21

2.1.2 白光 LED 的结构和实现途径 2.2.1 室

2.2 室内无线光通信信道分析 21-28

内可见光通信系统的链接方式 21-23 分析 23-24 2.2.3 信道的直流增益

2.2.2 信道的基本类型 24-25 2.2.4 信道

的衰落分析 25-28 28-32

2.3 室内可见光通信系统 2.3.2 室

2.3.1 室内可见光通信的原理 28-30

内可见光通信的关键技术 30-32 32-33 2.5 本章小结 33-34 34-50

2.4 室外可见光通信系统 第三章 可见光通信 OFDM

系统传输性能研究 34-37 理 37-39

3.1 无线光通信调制方法分析 3.2.1 OFDM 技术的原 3.2.3 OFDM

3.2 OFDM 技术简介 37-44

3.2.2 OFDM 系统的构成模型 39-42

的优点与不足 42-44 道中的传输性能研究 44-45

3.3 可见光通信 OFDM 系统在多径衰落信 44-49 3.3.1 VLC-OFDM 系统整体框图 3.4 本

3.3.2 可见光通信 OFDM 系统仿真 45-49 第四章 可见光并行通信系统研究

章小结 49-50 50-63 50-58 50-52 52-53 53-58 58-61 58-60

4.1 可见光静态并行通信系统的研究 4.1.1 可见光静态并行通信方案的提出 4.1.2 可见光静态并行通信系统的原理 4.1.3 可见光静态并行通信系统的实验及结果 4.2 可见光动态并行通信系统的研究 4.2.1 可见光动态并行通信方案的提出 4.2.2 可见光动态并行通信系统的原理

60-61

4.3 本章小结 61-63 63-75

第五章 QR 码 LED 阵列的定

位和译码图像处理 63-68 65-66 66-68 68-72

5.1 QR 码 LED 阵列的旋转定位 5.1.2 仿射变换

5.1.1 QR 码定位原理 63-65

5.1.3 QR 码 LED 阵列定位方法实验及结果 5.2 定位后 QR 码 LED 阵列的图像处理 5.2.1 QR 码 LED 阵列图像的预处理 68-70 5.2.2

QR 码 LED 阵列图像的块处理和译码 70-72 点及关键技术问题 总结与展望 75-78 72-74

5.3 下一步研究重 第六章

5.4 本章小结 74-75

致谢 78-79

参考文献 79-84

攻读硕士学位期间发表的论文及获奖情况 84


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