为提高室内可见光通信系统传输性能, 提出一种基于广义空间调制技术(GSM)的无载波幅度相位(CAP)-数字脉冲间隔调制(DPIM)混合方案。该方案基于空-时域联合思想, 在信号域内将CAP信号加载到DPIM时隙脉冲上构建混合调制信号, 在光空域内通过GSM技术同时激活多根天线进行信息传输。推导了可见光高斯信道下GSM-CAP-DPIM混合系统的误帧率理论表达式, 仿真验证了解析式的准确性, 探究了不同空时域参数选择对系统误帧性能的影响。实验结果表明: 频谱效率相同时, GSM-CAP-DPIM混合系统的可靠性优于传统混合调制系统。

针对可见光通信(VLC)系统中发光二极管(LED)有限的调制带宽, 提出了一种多带无载波幅度相位(mCAP)调制与成对编码(PWC)结合的混合方案。该方案中PWC技术将高频子带与低频子带进行配对和交织来有效克服信噪比(SNR)不平衡问题。通过实验验证, 给出了在子带数分别为2、3、4和5的情况下PWC编码对应的最佳旋转角度, 并分析了在指定带宽下所能传输的最大调制阶数。实验结果表明: 相比于传统的mCAP-VLC系统, 基于PWC的mCAP-VLC系统可以传输更高调制阶数。

为提高可见光通信链路传输性能, 提出一种无载波幅度相位(CAP)和幅度差分脉位调制(ADPPM)混合的调制系统。该系统通过将频谱高效的多维CAP调制与功率高效的ADPPM相结合, 利用ADPPM的时隙脉冲搭载CAP信号进行信息传输; 在高斯白噪声信道模型下, 推导了CAP-ADPPM混合调制系统的误帧率解析表达式并进行了仿真验证; 分析了混合调制系统的阶数、幅度取值等参数对系统误帧性能的影响。实验结果表明: 当频谱效率相同时,CAP-ADPPM混合调制系统的可靠性优于传统单一调制系统, 并且可以提供多种参数选择方案, 为可见光通信提供了更为灵活的设计选择。

针对可见光通信系统传输性能问题, 文章提出了一种无载波幅度相位(CAP)调制与数字脉冲间隔调制(DPIM)结合的混合调制方案。该方案分别利用两者频谱效率和功率效率较高的特点, 发送端在脉冲间隔调制的脉冲时隙加载直流偏置光CAP(DCO-CAP)信号, 实现混合调制信号的并行生成, 接收端通过门限检测和最大似然检测完成混合调制信号的串行解调。推导了室内可见光高斯信道下混合调制方案的误码率(BER)及误帧率(FER)解析表达式。此外, 从频谱效率和FER两方面对比分析了该混合调制方案与传统DPIM及DCO-CAP方案的性能优劣。数值仿真结果表明: 当频谱效率相同时, 混合调制方案较单一调制有更高的可靠性。

针对室内可见光通信链路性能提高问题,提出了一种适用于室内可见光通信的高效混合调制方案。该混合调制方案通过将频谱高效的多维无载波幅度相位(CAP)调制与功率高效的多脉冲位置调制(MPPM)相结合,利用MPPM的不同脉冲时隙信息控制CAP信号的传输。基于Lambertian光照模型,推导了高斯信道下N维DCO(DC offset)-CAP-MPPM方案的误码率(SER)解析表达式,仿真验证了其准确性。此外,对比分析了该混合调制方案与传统MPPM及多维DCO-CAP方案的性能优劣。通过数值仿真,分析了脉冲占比、调制阶数以及CAP维度等参数对混合调制方案误码性能的影响,仿真结果表明,混合多维DCO-CAP-MPPM方案在可以提供灵活的多址接入功能基础上,通过选择合适参数,可以得到优于传统MPPM或CAP调制的误码性能。

许多研究人员已经将基于发光二极管的可见光通信(VLC)与照明通信相结合, 然而VLC系统的性能主要受限于系统带宽和信噪比(SNR),之前的实验并没有充分利用信道资源，特别是SNR资源。 针对SNR资源利用问题，文章提出了一种基于时间的混合调制无载波幅度相位VLC系统, 在该系统中，信号的实际调制级别不仅可以是一个整数，而且可以是一个十进制数，通过按一定的比例对比特进行分组，可以提高信道的SNR资源利用率。 通过仿真和实验验证了该系统的可行性和有效性。实验结果表明，当驱动信号的峰峰值电压范围为0.65~0.86 V时，可以获得约10％的比特率改善。

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。

无载波幅度相位 (Carrierless Amplitude and Phase,CAP)调制是一种数字化方式的正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)。由于CAP调制具有频谱利用率高、成本低、复杂度小等优点, 所以逐渐成为实现短距离高速光通信系统的一种备选方案。首先通过比较CAP调制和QAM的功率谱分析了这两种调制方式的特性, 然后在大气信道仿真模型(Gamma-Gamma光强起伏分布模型)条件下, 基于Matlab仿真分析了滤波器滚降系数, 滤波器长度和采样时钟偏移对CAP调制无线光通信系统性能的影响并给出最优参数值。由仿真可知, 采样时钟偏移会引起接收端信号的相位偏移, 所以需要在接收端对相位畸变进行一定的补偿, 文中也对后期所需的均衡算法进行了一些研究, 希望能对以后CAP系统的设计有所帮助。最后对仿真结果进行了实验验证。

在基于无载波幅度相位调制-正交幅度调制的强度调制直接检测的短距离光通信系统中, 色散和强度调制器啁啾共同导致功率衰落, 造成系统容量受限。针对这一问题, 采用光纤布拉格光栅实现光残留边带的光域滤波均衡以抑制功率衰落。仿真结果表明, 40 Gbit/s无载波幅度相位调制-正交幅度调制信号经60 km标准单模光纤传输时, 采用该方案后, 系统的3 dB带宽得到了提升, 有效抑制了系统功率衰落的影响。

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5 m×5 m×3 m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6.9 dB和29.9 dB; 收发机距离为1 m时, 误码性能比2 m时改善近12 dB.