基于OFDM 可見光通信系統(tǒng)發(fā)送器研究

楊欣華，劉 洋，康文煒，劉 斌，王兆丹

(1.吉林大學(xué)a.電子科學(xué)與工程學(xué)院;b.通信工程學(xué)院，長春130012;2.空軍航空大學(xué)飛行教官訓(xùn)練基地，長春130022)

0 引 言

利用白光LED(Light Emitting Devices)進行室內(nèi)外可見光通信(VLC:Visible Light Communication)是近年來新興的一種短途無線通信技術(shù)［1－4］。在使用多個白光LED光源或多個白光LED陣列結(jié)構(gòu)的可見光通信系統(tǒng)中，光信號經(jīng)由不同傳輸路徑后都可能被可見光探測器接收，從而引起不同信號間在時間上的相互重疊，發(fā)生符號間干擾(ISI:Inter－Symbol Interference)和載波間干擾(ICI:Inter－Carrier Interference)，由此產(chǎn)生的多徑效應(yīng)制約了系統(tǒng)性能的進一步提高。因此，目前研究重點是射頻通信中抗多徑干擾的正交頻分復(fù)用(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)［5－8］。將OFDM技術(shù)移植到可見光通信系統(tǒng)的研發(fā)中，不僅能提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率，同時還能有效地抑制因信道衰落和延遲而引起的符號間干擾和載波間干擾，提高系統(tǒng)的通信質(zhì)量［5－6］。為此，筆者設(shè)計并研制了一種基于OFDM的可見光通信系統(tǒng)的發(fā)送裝置。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其原理

筆者利用OFDM調(diào)制方式，設(shè)計并通過實驗研究了一種基于DSP的VLC系統(tǒng)發(fā)送終端，它將OFDM信號加載到LED光波上，通過LED發(fā)出的可見光信號完成數(shù)據(jù)的無線傳輸。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。其中串/并轉(zhuǎn)換、子載波符號映射、IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)計算(包含并/串轉(zhuǎn)換)和插入保護時間均通過軟件編程在DSP內(nèi)部實現(xiàn)。

圖1 OFDM可見光通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖Fig.1 The structure of visible lightcommunication system based on OFDM

在VLC系統(tǒng)發(fā)生器中OFDM信號的產(chǎn)生過程如圖2所示。首先將二進制的輸入信號分成比特數(shù)相同的數(shù)據(jù)幀，將一幀數(shù)據(jù)按照規(guī)則進行串/并轉(zhuǎn)換和編碼映射;然后對得到的并行數(shù)據(jù)同時進行離散傅里葉逆變換和并/串轉(zhuǎn)換(載波信號間的疊加)，再次得到串行數(shù)據(jù)，并對其進行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，得到OFDM基帶信號;最后經(jīng)過上變頻得到OFDM頻帶信號［7－9］。……