可見光通信系統調制技術研究

本書以可見光通信系統中的調制技術為中心，結合可見光通信中存在的問題和應用需求，展開了相應的研究工作。針對可見光通信低接收門限的需求，研究了可見光通信中傳統光OFDM的性能優化方案；針對可見光通信高頻譜效率的要求，提出了一種高頻譜效率的分層ACO-OFDM調制方案；針對可見光通信需要與照明兼容的問題，提出了亮度可調的可見光通信調制技術，並研究了多光源可見光通信系統中的調制技術；針對可見光通信高復雜度的問題，提出了接收機低復雜度的解映射算法。

王琪，2016年畢業於清華大學電子工程系，獲工學博士學位，並獲得清華大學優秀博士畢業生。
2014年至2015年曾赴英國劍橋大學訪問，2016年至2017年在英國南安普頓大學做博士後研究。
2017年9月起在華為終端有限公司任高級工程師。
主要研究方向為無線通信和可見光通信，在國際​​期刊發表SCI收錄論文三十餘篇，出版英文專著《Visible Light Communications: Modulation and Signal Processing.》，由WILEY-IEEE PRESS發行，入選IEEE數字和移動通信系列叢書。
擔任多個IEEE頂級會議的技術程序委員會委員，以及IEEE Access的Associate Editor。

目錄

第1章  引言 1 
1.1  可見光通信發展概述 1
1.2  可見光通信調制技術 4
1.2.1  單載波調制 4
1.2.2  多載波調制 7
1.2.3  顏色調制 9 
1.3  主要工作及貢獻 10 
1.4  本書內容 13

第2章  可見光通信中傳統光 OFDM 性能優化 15
2.1  傳統光 OFDM 15
2.1.1  DCO-OFDM 15
2.1.2  ACO-OFDM 和 PAM-DMT 17
2.1.3  HACO-OFDM 18
2.2  自適應光 OFDM 19
2.2.1  縮放因子計算 21 
2.2.2  直流偏置計算 22 
2.2.3  模擬結果 22 
2.3  HACO-OFDM 迭代接收機設計 25 
2.3.1  迭代接收機設計 25 
2.3.2  功率分配策略 28 
2.3.3  模擬結果 29 
2.4  本章小結 34 

第3章  高頻譜效率的可見光通信調制技術研究 35 
3.1  研究背景 35 
3.2  分層 ACO-OFDM 37 
3.2.1  分層 ACO-OFDM 發射機 37 
3.2.2  分層 ACO-OFDM 接收機 40 
3.2.3  性能分析 42 
3.2.4  復雜度分析 44 
3.2.5  模擬結果 44 
3.3  改進的接收機設計 47 
3.3.1  改進的接收機設計 47 
3.3.2  模擬結果 50 
3.4  本章小結 53 

第4章  亮度可調的可見光通信調制技術研究 54 
4.1  研究背景 54 
4.2  非對稱混合光 OFDM 57 
4.2.1  AHO-OFDM 57 
4.2.2  模擬結果 60 
4.3  基於多層 ACO-OFDM 的可調光 OFDM 63 
4.3.1  DO-OFDM 63 
4.3.2  模擬結果 66 
4.4  本章小結 68 

第5章  多光源可見光通信系統中的調制技術研究 70 
5.1  RGB 型白光 LED 通信系統的接收端預失真算法 70 
5.1.1  研究背景 70 
5.1.2  系統模型 71 
5.1.3  預失真算法 72 
5.1.4  模擬結果 75 
5.2  基於 MIMO-OFDM 的多用戶可見光通信系統 80 
5.2.1  研究背景 80 
5.2.2  系統模型 81 
5.2.3  基於 MIMO-OFDM 的多用戶可見光通信 82 
5.2.4  預編碼設計 83 
5.2.5  模擬結果 87 
5.3  本章小結 90 

第 6 章  低復雜度可見光通信編碼調制系統研究 92 
6.1  基於 APSK 的可見光通信編碼調制系統 92 
6.1.1  APSK 星座映射 93 
6.1.2  解映射算法 94 
6.2  低復雜度解映射算法 95 
6.2.1  PAM 解映射 97 
6.2.2  QAM 解映射 98 
6.2.3  PSK 解映射 98 
6.2.4  APSK 解映射 100 
6.3  模擬結果 108 
6.4  本章小結 111 

第7章  總結與展望 112 
7.1  總結 112 
7.2  展望 114 

參考文獻 116 
附錄 A  引理 6.2 的證明 132 
附錄 B  不等式 (6-11) 的證明 135 
附錄 C  引理 6.3 的證明 136 
在學期間發表的學術論文與研究成果 137 
致謝 140