【摘 要】
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可见光通信（VLC）采用发光二极管（LED）作为光源,将传输信息载荷在可见光波段上,光信号在空气中进行传输实现通信。VLC可提供超过400太赫兹（THz）的通信宽带,实现频率和空间的双重复用,在照明的同时进行信息传输。同时,LED节能环保,与射频信号不会发生相互干扰,可用于电磁干扰敏感的场合,如定位跟踪、机场等。VLC已成为未来射频通信的理想互补技术之一。VLC系统存在符号间干扰（ISI）和窄带干
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可见光通信（VLC）采用发光二极管（LED）作为光源,将传输信息载荷在可见光波段上,光信号在空气中进行传输实现通信。VLC可提供超过400太赫兹（THz）的通信宽带,实现频率和空间的双重复用,在照明的同时进行信息传输。同时,LED节能环保,与射频信号不会发生相互干扰,可用于电磁干扰敏感的场合,如定位跟踪、机场等。VLC已成为未来射频通信的理想互补技术之一。VLC系统存在符号间干扰（ISI）和窄带干扰（NI）等问题,而光正交频分复用（O-OFDM）技术能够抑制ISI以及NI等问题,所以被广泛应用于VLC。LED是非相干光源,VLC一般采用强度调制直接检测（IM/DD）,传输的信息随着光信号的强度变化而变化,系统对非线性失真更加敏感,使系统性能下降。因此,本文以可见光通信O-OFDM系统为研究对象,研究抑制LED非线性限幅失真的方法。提出建立自适应直流偏置O-OFDM（ADCO-OFDM）系统、信噪比最优的直流偏置O-OFDM（OSNRDC-OFDM）系统。具体研究内容如下:1.传统的直流偏置光正交频分复用（DCO-OFDM）系统通过添加直流偏置（DC）和限幅获得单极性信号,由于IFFT输出时域信号的随机性,固定的直流偏置会产生较大的非线性限幅失真,可能是较大的上限幅失真,可能是较大的下限幅失真。提出设计自适应直流偏置O-OFDM（ADCO-OFDM）系统,以双边限幅前、后符号之间的均方误差（MSE）最小化为优化目标,求解使非线性限幅失真最小的DC。介绍了ADCO-OFDM系统原理、推导了子载波比特信噪比,建立了均方误差最小化优化模型,并给出了最优直流偏置的求解过程。采用蒙特卡罗仿真方法分析了误码率（BER）、误差矢量幅度（EVM）和光功率消耗,进一步验证了系统设计和性能分析的正确性。2.本文在O-OFDM系统双边限幅的条件下,通过给定的光功率下最大化系统信噪比（SNR）,提出了信噪比最优的直流偏置O-OFDM（OSNRDCO-OFDM）系统。由信噪比表达式可知,信噪比仅与限幅衰减因子和限幅噪声方差有关,而限幅衰减因子和限幅噪声方差又仅与直流偏置有关,进而得出信噪比只与直流偏置有关。给出LED的区间范围,就可推导出最大化信噪比下的直流偏置。利用蒙特卡罗仿真验证系统的性能,仿真结果表明BER和EVM性能显著变好,光功率消耗也有所下降。LED非线性特性可直接影响VLC系统BER和EVM性能、光功率耗损和结构复杂程度。由于本文主要研究抑制LED非线性失真,因此本文的研究在可见光通信系统有重要的参考价值。
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