可見光通信組網與應用

可見光通信特別是基於照明LED的可見光通信與網絡作為一種新興的通信手段正引起越來越多的關註。尤其是在電磁屏蔽、電磁敏感、電磁受限環境下，有其特殊應用優勢。可見光通信的組網方式是其實際應用中面臨的主要問題之一。本書重點介紹可見光通信的編碼、MIMO（基於多燈、空間調制等特點）等關鍵技術，並結合其與5G、電力線融合的組網案例進行詳細闡述和展望。特別需要說明的是，作者所在的研發團隊充分考慮電力線與基於LED可見光通信的天然結合，提出了將照明、供電和信息網絡融為一體的新型網絡構架，並完成了初步驗證。

本書主要面向高校、研究院所和通信行業的學生與研究人員，也可作為教材供研究人員培訓使用。

宋健
清華大學教授、博士生導師。主要研究領域為無線通信、地面數字電視傳輸系統、可見光與電力線通信以及融合網絡。

楊昉
清華大學副教授、博士生導師。主要研究領域為寬帶無線通信、電力線通信和無線光通信。

張洪明
清華大學副教授、博士生導師。主要從事可見光通信及室內可見光定位技術方面的研究

王勁濤
清華大學教授、博士生導師。從事無線寬帶通信的理論與應用研究工作，目前主要研究方向為未來無線通信與廣播關鍵技術、多介質融合通信技術、機器學習在通信系統中應用等。

第 1章 可見光通信綜述 001
1.1　引言　002
1.2　可見光通信技術　003
1.2.1　可見光通信發展歷史　003
1.2.2　基於LED的可見光通信技術　005
1.3　可見光通信系統/網絡介紹　010
1.3.1　歐盟地平線2020 IoRL項目　010
1.3.2　室內智慧照明燈聯網　016
1.4　未來展望　021
1.4.1　基於激光的可見光通信技術與網絡　022
1.4.2　基於IoL的光健康技術與應用　022
參考文獻　022
第　2章 LDPC編碼的上行多址接入技術及方案　027
2.1　非正交多址技術原理及現有方案　028
2.2　LDPC碼及LDPC編碼的上行多址接入方案　030
2.2.1　LDPC碼及LDPC編碼的上行多址接入方案簡介　030
2.2.2　碼率兼容、碼長可擴展的RL-QC-LDPC編碼的上行NOMA方案　032
2.2.3　基於LDPC編碼和NOMA的隨機接入方案　039
2.2.4　基於空間耦合LDPC碼的多址接入方案　044
2.3　本章小結　051
參考文獻　052
第3章　可見光多光源通信技術　057
3.1　基於LED陣列的可見光通信MIMO系統　058
3.1.1　非成像MIMO系統　059
3.1.2　成像MIMO系統　061
3.2　室內多燈協同通信　062
3.2.1　非成像MIMO系統接收機結構設計　063
3.2.2　CSIUT情況下的系統設計與性能分析　070
3.2.3　CSIT情況下的系統設計　073
3.3　可見光通信MIMO系統的定位功能　074
3.4　密集型可見光通信MIMO系統　076
3.5　本章小結　077
參考文獻　078
第4章　索引調製與可見光通信　081
4.1　索引調製　082
4.2　可見光通信　085
4.3　研究熱點　086
4.3.1　調製　087
4.3.2　調光　088
4.3.3　預編碼　094
4.3.4　信道估計　095
4.4　本章小結　097
參考文獻　097
第5章　可見光通信體系結構　099
5.1　總體描述　100
5.1.1　體系結構　100
5.1.2　地址與標識　101
5.1.3　對調光和閃爍避免的支持　101
5.2　PHY要求　104
5.2.1　運行模式　104
5.2.2　一般要求　105
5.2.3　燈光亮度調節　107
5.2.4　閃爍避免　109
5.2.5　PPDU格式　109
5.2.6　PHY　112
5.3　MAC層協議　116
5.3.1　MAC功能描述　116
5.3.2　MAC幀格式　136
5.4　安全　146
5.4.1　認證　146
5.4.2　密鑰管理　147
5.5　本章小結　147
參考文獻　147
第6章　可見光與電力線通信融合組網　149
6.1　可見光與電力線聯合通信　150
6.1.1　可見光信道模型　150
6.1.2　電力線信道模型　155
6.1.3　PLC-VLC聯合信道模型　157
6.1.4　可見光噪聲模型　158
6.1.5　電力線噪聲模型　159
6.2　可見光與電力線通信融合網絡架構　159
6.2.1　現有方案及其局限性　160
6.2.2　新型電力線、可見光與無線深度融合通信網絡架構　161
6.2.3　兼容傳輸與定位的可見光與電力線融合通信方法　165
6.3　基於稀疏信號處理的信道估計和噪聲消除技術　170
6.3.1　基於稀疏貝葉斯學習的電力線信道估計方法　170
6.3.2　基於稀疏恢復理論的窄帶乾擾估計　172
6.3.3　基於稀疏恢復理論的衝激噪聲估計　176
6.4　本章小結　179
參考文獻　179
中英文對照表　183
名詞索引　187