基于新型光源的联合分步映射空间调制可见光通信系统性能分析.docx
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2021-09-20
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摘要
在可见光通信（VLC）系统中采用一种新型光源来同时实现照明和数据传输功
能，并提出基于空间调制和红色、绿色及蓝色（ RGB）LED 联合分步映射空
间调制方法。该新型光源由白光 LED 和一组或多组 RGB LED 组成，其中，白
光 LED 仅提供照明功能，RGB LED 则被用来传输数据信息。在光源成色方面，
通过功率分配来控制 RGB LED 的成色，并用颜色显色指数（CRI）来评价新
光源的成色质量。在光源通信方面，对联合分步映射空间调制与直流偏置光正
交频分复用（DCO-OFDM）在接收端的误码率性能进行了研究与验证。仿真
结果显示，RGB LED 的功率可根据不同的通信和照明要求做自适应调整以适
应不同场景的需求，同时在合适的灯组布局和直流偏置下，该系统可取得较好
的误码率性能。
关键 词 ： 可见 光通信 ;新型光源 ;联合分步 映 射空间调制 ;功率比 ;DCO-
OFDM
Abstract
A new type of light source in the visible light communication (VLC)
system was adopted to realize the illumination and data transmission
functions simultaneously.Also,a joint step-by-step mapping spatial
modulation method based on spatial modulation and red,green,and blue
(RGB) LED was proposed.The new light source consisted of white LED
and one or more sets of RGB LED,where white LED provided only
illumination and RGB LED was only used for communications.The color
of RGB LED was controlled by power allocation and the color quality of
the new light source was evaluated by color rendering index
(CRI).Moreover,the bit error rate (BER) performance of the joint step-by-
step mapping spatial modulation scheme with direct current optical
orthogonal frequency division multiplexing (DCO-OFDM) at the receivers
was also analysed.Simulation results show that the power of RGB LED
can be adaptively adjusted according to different requirements of
communication and illumination to meet the needs of different
scenarios.The VLC system can achieve good BER performance with
appropriate light group layout and direct current paranoia.
Keywords ： VLC;new light source;joint step-by-step mapping spatial
modulation;power ratio;DCO-OFDM
1 引言
随着信息科技的高速发展，移动通信、物联网
、移动互联网和人工智能
等
领域迎来了新的发展机遇。人类正进入万物互联的新时代， 物联网
飞速发展，
智能设备数量呈现爆发式增长。物联网
对通信服务质量的要求却越来越高，致
使传统无线电频谱资源越来越短缺。有限的频谱资源严重制约了移动通信和 物
联网
的发展与普及，频谱短缺问题亟需在下一代通信技术中解决。而可见光通
信占据极其丰富的频谱资源，频谱范围从 400 THz 到 800 THz，是传统无线频
谱的 1 000 倍
[1
]
。与传统无线通信相比，可见光通信在发射端控制白光 LED 或
RGB LED 的发光强度，光在自由空间中传播到达接收端，并在接收端通过光电
检测器将光强信号转化为电信号的通信技术
[2
]
。整个通信过程具有高效性、无电
磁干扰、高安全性、兼顾照明、免电磁许可和相对高带宽等优点
[3
]
。因此，可见
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