朗伯模型参数优化的可见光室内定位技术

白光发光二极管(LED)的发光模型是室内可见光定位系统设计的重要基础,发光模型参数不准确会严重影响可见光定位的精度。针对这一问题,文章提出了一种朗伯模型参数优化方法,该方法利用基于接收信号强度的可见光室内技术中朗伯模型参数对定位误差的影响,通过调整朗伯指数寻找最小测距误差,当测距误差最小时,所对应的朗伯指数与LED的真实朗伯指数最为接近。仿真了室内5m×5m×3m的场景,结果表明,朗伯模型参数优化方法能显著提高可见光室内定位精度,也验证了朗伯模型参数优化方法的可行性及有效性。

室内可见光无载波幅度相位调制系统性能分析

针对室内可见光通信调制技术问题,提出翻转光无载波幅度相位调制和单极性光无载波幅度相位调制两种功率有效的调制方案,二者分别采用"正、负模块极性分组"以及"零值位置极性编码"方法实现信号单极性处理,以满足可见光通信"强度调制/直接检测"的要求.基于朗伯辐射模型,考虑到高斯背景光噪声的可见光直射传输信道,推导了包括直流偏置光无载波幅度相位调制在内的三种调制方案的误比特率闭式表达式,仿真验证了其准确性.在此基础上,分析比较了三者频带利用率,讨论了信道参量对光无载波幅度相位调制系统误码性能的影响,结果表明,在5m×5m×3m的室内场景下,与发射机辐射角为30°和45°相比,0°时的系统误码性能分别优于6.9dB和29.9dB;收发机距离为1m时,误码性能比2m时改善近12dB.

室内可见光多维CAP空间调制

针对室内可见光通信(VLC)光链路发射源(LED器件)有限的调制带宽问题,基于多维无载波幅度相位调制(CAP)技术,提出一种频带利用率高效的光空间调制方案(OSM-CAP)。OSM-CAP系统将输入信息序列分成两部分,一部分进行空域映射即空间调制,其结果用来选择激活的LED;另一部分进行信号域映射,即CAP调制。其中,CAP调制采用序列二次规划算法求取的时域正交多维CAP滤波器组实现。对于采用强度调制/直接检测(IM/DD)的VLC系统,该CAP信号还将进行单极化处理,文中提出两种相应的解决方案,即采用添加直流偏置(OSM-DCO/CAP方案)和零值位置极性编码(OSM-U/CAP方案)。基于朗伯体辐射模型,且可见光背景噪声建模为加性高斯白噪声,推导了OSM-DCO/CAP、OSM-U/CAP调制方案的误码率理论解,仿真验证了其准确性。在5 m×5 m×3 m的室内场景下,探讨了无载波幅度相位调制维度以及接收机个数、发射机间距、收发平面距离以及链路遮挡情况等信道参数对系统性能的影响。结果表明,星座调制阶数相同时,CAP调制维度越高,误码性能越好;接收机个数增多、发射机间距加大以及收发平面距离减小与系统可靠性存在正相关关系;链路存在遮挡情况时,会提高信道间的差异性,改善系统性能。

四单元PD与LED的镜面角度检测模型及角度检测范围研究

为了解决电磁振镜系统中镜面大角度偏转难以测量的问题,设计了一种基于四单元光电探测器(PD)与LED的光电式镜面角度传感装置。首先分析了镜面角度检测的基本原理,基于LED朗伯辐射模型,建立了镜面偏转角度的真实值与解算值之间数学模型;其次以非线性度为评价标准定义了系统检测范围;然后仿真分析了探测器水平位置、镜面中心与LED距离和LED半功率角对系统检测范围的影响;最后搭建了实验平台进行验证。仿真及实验结果表明:所建立的数学模型对使用朗伯型LED进行镜面角度检测是有效的;通过减小探测器与LED之间距离、增加镜面中心与LED距离和增大LED半功率角,可以提高系统的角度检测范围。