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室内可见光通信中OFDM自适应比特功率加载算法的性能分析

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简介:
本文对室内可见光通信系统中的OFDM技术进行研究,重点探讨了自适应比特功率加载算法的优化及其性能评估。 室内光无线信道可以视为准静态且具有低通特性的多径信道,并且可见光通信系统通常受功率限制。为了最大化利用频谱资源并节省能量,我们提出将Chow、Hughes-Hartogs以及Fischer的自适应比特-功率加载算法应用于非对称限幅光正交频分复用(ACO-OFDM)系统中,并详细介绍了这一过程。同时,我们也比较了自适应ACO-OFDM与自适应直流偏置光OFDM(DCO-OFDM)系统的性能。 实验结果显示,在保持误码率性能不变的前提下,相比于等比特加载方法,采用自适应算法可以节省15%的光功率和30%的电功率。其中Fischer算法最节能,而Hughes-Hartogs算法所需能耗最高。另外,在信息传输速率相同的情况下,自适应ACO-OFDM系统比DCD-OFDM更加节约能量。

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  • OFDM
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    本文对室内可见光通信系统中的OFDM技术进行研究,重点探讨了自适应比特功率加载算法的优化及其性能评估。 室内光无线信道可以视为准静态且具有低通特性的多径信道,并且可见光通信系统通常受功率限制。为了最大化利用频谱资源并节省能量,我们提出将Chow、Hughes-Hartogs以及Fischer的自适应比特-功率加载算法应用于非对称限幅光正交频分复用(ACO-OFDM)系统中,并详细介绍了这一过程。同时,我们也比较了自适应ACO-OFDM与自适应直流偏置光OFDM(DCO-OFDM)系统的性能。 实验结果显示,在保持误码率性能不变的前提下,相比于等比特加载方法,采用自适应算法可以节省15%的光功率和30%的电功率。其中Fischer算法最节能,而Hughes-Hartogs算法所需能耗最高。另外,在信息传输速率相同的情况下,自适应ACO-OFDM系统比DCD-OFDM更加节约能量。
  • DCO-OFDM与ACO-OFDM系统
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    本文深入探讨并对比了室内可见光通信环境下,DCO-OFDM和ACO-OFDM系统的性能表现,为相关技术研究提供了有价值的参考。 在单光源室内可见光通信(VLC)系统中,为了准确评估多径效应对系统性能的影响,提出了一种室内VLC多径信道建模方法。该模型采用迭代法计算视线传输(LOS)和反射传输的冲激响应,并分析了接收端抽样周期与发光二极管(LED)调制带宽之间的关系,同时定义了码间干扰(ISI)的概念。 以LOS信道时延作为起点,在建模过程中将接收端相邻抽样间隔之间所有冲激响应之和视为多径信道路径增益。正交频分复用(OFDM)技术能够有效抵抗ISI的影响。在考虑非线性限幅噪声影响的情况下,推导了直流偏置光OFDM(DCO-OFDM)与非对称限幅光OFDM(ACO-OFDM)的理论误码率(BER),并建立了蒙特卡罗仿真模型。 研究发现光电检测器(PD)的位置、LED的半功率角和PD视场角(FOV)以及直流偏置参数均会影响系统的BER性能。通过仿真实验得出,当PD位于房间中心时,系统受多径干扰影响最小且BER表现最佳;而将PD移至墙壁位置则会显著增加多径干扰并导致较差的BER性能。此外,随着视场角和LED半功率角增大,反射光功率也会随之提升,从而加剧了多路径干扰对系统的负面影响。最后实验结果表明:直流偏置越大,则DCO-OFDM系统BER表现越差。
  • 接收均匀改进方
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    本研究探讨了室内可见光通信系统中接收端光功率不均的问题,并提出了一种有效的改进方案以增强信号传输质量和可靠性。 为解决室内可见光通信接收光功率分布不均匀导致的性能差异问题,本段落提出了一种LED阵列独立且均匀布局的方法,并采用改进自适应遗传算法优化了LED阵列间的距离及LED半功率角。通过调整遗传算法中的选择算子并重新设计交叉和变异操作,该算法能够有效改善影响系统性能的关键参数——即LED的半功率角与阵列间距离。仿真结果显示,在应用此方法后,接收平面上的光功率方差从优化前的3.02 dBm降至1.16 dBm,并且照明强度范围也由原来的374~862 lx提升至更均匀分布的417~765 lx。相比现有技术中的优化方案,本算法在性能与收敛速度方面均有显著改进。
  • 仿真
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    本研究聚焦于室内可见光通信中光照分布对数据传输性能的影响,通过计算机仿真技术评估不同照明条件下系统稳定性与效率。 光通信室内光照分布仿真可以调整多个参数,操作十分便捷。
  • 基于OFDM配方案.zip_OFDM配_OFDM配_OFDM_OFDM_基于OFDM
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    本研究提出一种创新性的基于算法的OFDM自适应功率分配方案,有效优化了无线通信中的功率效率和数据传输质量。通过动态调整各子载波上的发射功率,该方法能够在保证服务质量的同时显著减少能耗,适用于多种移动通讯环境。 该程序的重点在于通过算法实现了OFDM自适应功率分配,对于研究自适应技术的学者来说具有参考价值。
  • 基于预OFDM(2012年)
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    本文提出了一种基于预加载技术的正交频分复用(OFDM)系统中的比特和功率分配算法。该方法通过优化数据传输效率,提升了系统的性能表现。研究于2012年完成。 为解决误码率最小化BM(Ber Minimum)比特与功率联合分配算法计算量大的问题,在总功率及比特数不变的条件下,本段落提出了一种以最小总名义功率为目标、基于预加载的自适应比特与功率分配算法。文中证明了最小总名义功率下的比特加载方案和误码率最小化条件下的比特加载方案是相同的,并在此基础上求出了最优和次优的功率分配策略。 进一步地,在保持最低总名义功耗为前提,本段落提出了一种基于误码率门限预加载的快速算法。该方法通过减少搜索最优解所需的迭代次数来提高计算效率。仿真结果表明,所提方案能够在确保误码性能的同时显著提升算法速度。
  • 系统模型
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    本研究聚焦于室内可见光通信系统,通过建立数学模型来评估其性能,并对不同参数的影响进行深入分析。 室内可见光通信系统建模详细代码描述了如何对室内可见光通信系统进行建模,并提供了相关的代码实现细节。
  • 基于布计
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    本研究提出了一种用于室内环境的可见光通信(VLC)系统中光强度分布计算的方法,旨在优化信号传输质量与覆盖范围。 可见光通信计算室内光强分布的MATLAB程序已经调试成功。
  • 基于MATLAB代码
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    本代码利用MATLAB开发,专注于室内可见光通信系统中信噪比的精确计算。通过模拟不同环境下的数据传输特性,为研究与设计高效能的可见光通信链路提供了有力工具。 VLC可见光通信室内SNR信噪比分布的MATLAB代码包含多个文件,并且已经完整运行。这些文件包括绘制好的图表。