光通信中的调光技术研究

论文总字数：34556字

摘 要

近年来，LED灯技术的快速发展和广泛普及，为可见光通信技术的发展打下了坚实的基础。可见光通信是指利用波长在380nm到780nm之间的可见光进行通信，旨在实现照明和通信的双功能。IEEE工作组早已于2011年颁布了可见光通信的标准IEEE 802.15.7，标准中对于光通信的调制方案和调光支持都有明确的说明和规定，并提供了支持无闪烁高速的可见光通信的调光适应机制。

在调光技术中，主要存在两类的问题，闪烁去除和亮度调节，本文将围绕这两个问题首先对标准中介绍的四种调光技术进行详细的分析和讨论。其中，利用插入空白字段和可见字段可以弥补空闲时间带来的闪烁，在数据传输过程中，OOK调光技术和VPPM调光技术则在帧内进行编码，实现闪烁去除的同时也能进行亮度控制，除此之外，本文还研究了集调光和传输于一体的MPPM调光技术。在认真调研上述调光技术的基础上，通过在VC平台使用C 语言对上述各类调光技术的实现进行建模和仿真，主要从其调光系数和归一化平均光功率两点进行分析并比较各类调光特点。最后在MATLAB中对仿真数据进行处理分析，从而比较各个调光技术的性能。

关键词：可见光通信，调光技术，闪烁去除，亮度调节，调光系数，归一化平均光功率

Research of Dimming Technology for

optical communication

Abstract

Recent years, the rapid development and the worldwide usage of LEDs technology, have laid a solid foundation of the development of visible light communication (VLC). VLC is optical wireless communication using visible light spectrum from 380 to 780 nm, aiming to achieve the function of both lighting and communication. IEEE group has already published the standard of visible light communication, which is IEEE 802.15.7. In the standard, the modulation schemes and dimming control have been normalized and standardized, meanwhile it also provides dimming control and flicker mitigation with high frequency of VLC.

In the dimming control, there are two types of problem need to be solved, flicker mitigation and dimming control. In this paper, there will be the discussion of dimming technologies which are going to solve these problems. From the standard, OOK dimming support and VPPM dimming support are basically used in intra-frame to achieve flicker mitigation, for inter-frame problem, insertion of idle pattern and visibility pattern can improve flicker mitigation efficiently, meanwhile, all these dimming supports above can contribute to the lighting control. Besides, this paper also discussed the MPPM dimming support which combines communication and lighting. In the paper, after the earnestly study of these technologies, I built the model of every method in VC platform and made a delicate analysis and comparison of their dimming factors and average powers. Eventually there’s a final discussion using MATLAB to dispose all the data and made a performance comparison.

KEY WORDS: Visible Light Communication (VLC), Dimming Control, Flicker Mitigation, Lighting Control, Dimming Factor, Normalized Average Power.

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

缩略词 V

第一章 绪 论 1

1.1 引言 1

1.2 论文的研究背景及意义 1

1.3 本论文的研究内容 2

第二章 空闲状态下的调光技术 4

2.1 引言 4

2.2 VLC系统建模 4

2.2.1 调光系数 5

2.2.2 归一化平均光功率 6

2.3空白字段模式的调光 7

2.3.1 调光原理 7

2.3.2 系统模型 8

2.3.3 仿真结果分析 8

2.4 可见字段模式的调光 11

2.4.1调光原理 11

2.4.2 系统模型 12

2.4.3 仿真结果 13

2.5 本章小结 14

第三章 数据传输中的调光技术 16

3.1 引言 16

3.2 OOK调光技术 16

3.2.1 调光原理 16

3.2.2 系统模型 17

3.2.3 仿真结果 19

3.3 VPPM调光技术 21

3.3.1 调光原理 21

3.3.2 系统模型 23

3.3.3 仿真结果分析 24

3.4 本章小结 25

第四章 MPPM调光技术 27

4.1 引言 27

4.2 MPPM 调光技术 27

4.2.1 调光原理 27

4.2.2 系统模型 28

4.2.3 仿真结果分析 29

4.3 本章小结 31

第五章 全文总结及展望 33

5.1 本论文的主要贡献 33

5.2 进一步的研究展望 33

致 谢 35

参考文献 36

缩 略 词

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