基于Matlab的室内可见光通信系统仿真研究

作者:结硕;张黎;曾凡文; 刊名:信息记录材料 上传者:王国君

【摘要】本文研究了一种基于Matlab的室内可见光通信仿真。首先由白光LED作为通信光源的基础上给出了LED照明灯室内布局方法,其次利用Matlab和Simulink仿真软件计算照明分布、RMS时延扩展。

全文阅读

1引言可见光通信技术是指利用发光二级管(LED)或荧光灯作为信号光源来传递信息。可见光通信作为一种新兴的无线光通信技术,具有绿色环保、通信带宽大、无电磁干扰、部署灵活、高速保密等特点[3]。LED的使用在照明和无线通信方面有很多优势:·LED照明设备易于安装;·低成本、低功耗、寿命长;·LED照明装置可以具有各种形状,传统照明很难实现这一点,例如白炽灯泡和荧光灯;·使用LED基础设施作为照明通信设备是高速数据交换的必不可少的特性。基于这些优点,LED在室内光无线通信的使用将会得到广泛的应用。本文研究了一种基于Matlab和Simulink开发的仿真程序,该仿真程序计算照明分布、RMS时延扩展。2物理结构模型首先假设仿真程序的物理参数。办公室的大小为5m×5m×3m,并发光二极管(LED)装在天花板上;桌子的高度为0.85m,接收器安装在房间地面上。假设发射源和墙上的反射点具有朗伯辐射模式。朗伯辐射定义是指在任意发射方向上辐射亮度不变的表面,即对任何角为恒定值(理想辐射表面),朗伯辐射表面在某方向上的辐射强度与该方向和表面法线之间夹角的余弦成正比[1]。依据光链路功能,角度的发光强度为:(1)这里I (0)为LED组的中心发光强度,为发射角,m为光源的辐射模式,它与发射功率半角表示为:(2)工作平面上的点(x,y,z)的水平照度为:(3)这里为发射器和接收器的距离,为入射角[2]。为了测量LED系统的照度分布,假设天花板上的LED位置有两种配置。天花板中间配置一个发射器,另四个发射器位置配置如图1所示。图1天花板上的二极管位置图2一个发射器的照度分布图图3四个半角为70度的发射器照度分布3照度性能系统照度分布如下图:图2所示的是一个发射器的照度,功率半角为30度。中心光通量最大值为768.10 1x。图3表示了上述研究成果的对比;给出了半角70度下系统照度分布的数值计算。所有的参数是相同的[4]。按国际标准化组织标准,本系统的照度从300到1500(1x),足以办公。在本文中,假设反射点处的反射具有朗伯模式。经过计算(方向与朗伯模式的反射)并与无朗伯图的反射点照度进行比较,该值在四个发射情况下大于10.8%(在相同条件下)[5]。4均方根(RMS)时延扩展均方根时延扩展的定义是指反射延迟的标准偏差(或均方根)值。考虑到直接路径和一阶反射路径,在一个点处的接收的光功率可以通过将反射壁分成如下的反射点来计算:(4)Pt为从LED传输的光功率,Hd(0)为信道的直流增益,如下所示:(5)A为光电探测器的物理接受面积,d为LED与光电探测器的距离,为光电探测器入射角,为滤光片的增益,为聚光镜增益,为聚光镜的视场角(半角),的表达式如下:(6)其中n为折射率。d Href(0)是反射点上的信道直流增益,其表达式如下:D1为LED与发射点的距离,D2为反射点与接收器的距离,ρ为反射系数,为发射区域,α入射到反射点的角度,接收器的辐照角度。从发射机到特定接收机的直径M和到同一接收机的N条反射路径,接收到的光信号的总功率计算如下:(8)其中为第i个点的直射光的接受光功率,为第j个点的直射光的接受光功率,M表示直射光的元件数量,N表示反射光的元件数量。均方根(RMS)时延扩展提供由于多次反射导致的一种归一化延迟时间的估算。因此,均方根时延扩展是数据传输速率的一个关键的性能指标。平均超额延迟定义为:(9)这里是第i个直射光的传播时间,是第j个反射光的传播时间,均方根(RMS)时延扩展由下式给出:(10)(11)这里值得注意的是,RMS延迟扩展取决于PT中光功率器件的关

参考文献

引证文献

问答

我要提问