井下白光led无线通信系统研究

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1、第1章绪论内可见光通信系统传输4Mbit带宽的数字视频信号，其传输距离超过了2．5m【231。与此同时，白光LED无线通信技术也是半导体所依托中科院知识创新工程重要项目，2009年1月，半导体所首次成功的利用LED灯接入互联网，并进行了成功的展示。2010年2月，半导体所成功地研制出了第三代可见光通信系统样机，并在同年5月份上海世博会上进行了展示【171。下面简要地介绍一下国内与可见光通信系统相关的研究成果。(1)LED阵列布局设计其中影响白光LED无线通信系统性能的一个关键因素就是LED阵列的布局问题，LED阵列的布局不仅要

2、使LED灯的光照水平符合室内照明的标准，还要尽量使其布局合理化，避免通信盲区的存在。另外，在尽量降低“阴影”效应的同时，还要避免不同光路径产生的码间干扰问题过于严重。浙江大学的何赛灵对白光LED的光照分布情况进行了仿真，通过数值优化和计算，得到了最佳照明灯布局方案‘241。暨南大学的赵俊对LED灯的光照度分布函数进行了分析和研究，构建了出了具有最佳间距的白光LED阵列光源【251。此外，魏承功【26】也对LED照明灯的室内布局进行了仿真。(2)信道模型只有选取一个恰当的信道模型，才能使对系统性能的分析更加可靠，所以对白光LED

3、无线通信系统信道的研究也是当今研究的一个重点。暨南大学的陈振强等对LED的通信链路和系统的信道模型进行了仿真【27】；张立、朱娜利用网格循环算法计算了信道脉冲响应‘28】；宋正勋对白光LED的信道进行了计算和仿真，主要参照的是红外信道的研究方法【29】。(3)接收方式对接收方式的研究主要是分集接收方式，包括：角度分集、空间分集、时间分集。哈尔滨工程大学的曹家年等利用角度分集接收的方法来改善系统的码间干扰问题，提高系统的信噪比【30】；朱娜用时问分集和空问分集来解决信道的多径效应问题【3l】0(4)调制方式江苏大学的仲启端、朱娜

4、、朱江对OOK、PPM、MPPM调制方式分别进行了分析，并且通过仿真，进一步地证明了MPPM调制方式的性能最优【6J。此后，长春理工大学对于0FDM调制方式的研究较多，提出了能根据信道的优劣选择恰当的调制5哈尔滨工程大学硕士学位论文解调方式的自适应OFDM调制方式阻361。对于白光无线通信的研究文献众多，并且取得许多研究成果，这里就不再一一赘述了。1．2．4白光LED无线通信应用的展望将相应的通信功能加入到现有的利用LED进行照明和指示的设备中，便能衍生出新的用途，形成LED可见光通信系统。下面列举一些未来可能出现的可见光通信

5、设备与系统。未来大屏幕LED显示屏以及LED交通信号灯变为十分方便的公共信息下载平台，如想获取商品优惠信息、实时交通信息、天气情况等信息时，只需用手持移动终端对准屏幕上的相应内容，即能接收到相关信息；在室内环境如展览馆、博物馆等参观时，参观者只需要特定的接收设备，在不同的位置就能通过相应的加载了信息的LED灯接收到各种形式的解说，节省了大量讲解人员的人力劳动，并且能够使参观者自由选择需要讲解的信息，使参观更为惬意；在飞机中，只要利用照明设备就能实现机舱中乘客的无线通信，再也不用担心所产生的无线电波会干扰飞机的正常运行；在车用照

6、明领域，只要把通信功能加入到汽车的前LED照明灯中，车辆的诸多信息就能够实时的传输到各种交通检测设备中。以上只是简单的具几个例子，来说明未来LED照明通信设备的会在人们日常生活中的各个方面都能够发挥出强大的应用价值。1．3本文研究的主要内容由于井下通信环境的特殊性，它与传统的室内白光无线通信系统相比，具有很大的差异。在实际的井下白光通信系统当中，其需要实现双工的通信形式，由于上下行链路的功能不尽相同，因此上下链路的具体形式也是不同的，本文首先从现有的可见光通信的模型和基本链路形式入手，建立了井下白光通信的整体模型和恰当的链路形

7、式。然后，参考井下通信的信道环境，详细的分析了井下白光的主要分布形式，并建立了相应的信道模型，得到了信道的脉冲响应分量，为后续的研究奠定了基础。最后，对井下白光通信系统的上下链路分别进行了相应的研究，针对不同的链路形式，选择不同的调制、解调方法，做了详细的分析和推导，使系统的性能达到最优。6第l章绪论1．4全文的组织安排论文章节安排如下：第1章绪论主要介绍了课题研究的背景和意义，详细介绍了白光LED无线通信系统的国内外研究现状以及对未来自光通信技术的发展进行了展望。第2章井下白光的光照度研究本章首先介绍了白光LED的重要特性参

8、数以及工作特性，从单白光LED的模型入手，分析了此系统是否满足井下的光照度分布水平要求，使之首先满足对于照明功能的要求。第3章井下白光通信的信道研究本章主要介绍井下白光无线通信特有的信道环境，针对井下墙体和粉尘对白光的反射和散射作用，分析了白光存在的几种分布形式并建立了相应的