融合能量收集的室外可見光通信理論與方法研究

《融合能量收集的室外可見光通信理論與方法研究》是依託天津大學，由王子雄擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：融合能量收集的室外可見光通信理論與方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王子雄
• 依託單位：天津大學

項目摘要

太陽能LED交通燈之間的室外可見光通信具有低碳、節能、環保等優勢。該通信方式將路口監控信息通過可見光傳輸進行匯總，減少有線傳輸帶來的建設成本。但是太陽光和大氣湍流制約著室外可見光通信的發展。本課題將針對上述問題研究融合綠色能量收集的室外可見光通信的基礎理論和關鍵技術，主要包括：（1）通過最佳化接收電路參數，分析太陽光強度和接收器尺寸對於信噪比和能量轉化的影響，闡明統籌通信和能量收集的機理；（2）針對空氣折射率分布不均勻的特點，分析溫度、相對濕度、空氣品質指數等參數對摺射率的影響和導致的波形畸變，並充分考慮LED光物理性質，構建LED光大氣信道傳輸數學模型；（3）利用室外可見光通信雙向傳輸的特點，分析大氣信道的相干特性，研究資源的自適應配置機制，並通過干擾抑制技術，突破LED光場視角限制，建立信息的可見光匯總機制。研究成果將為融合能量收集的大容量室外可見光通信提供理論基礎和技術支撐。

結題摘要

本項目旨在研究融合能量收集的室外可見光通信的基礎理論和關鍵技術。室外可見光通信系統主要受到太陽背景光的影響，會出現系統傳輸頻寬降低、接收信號信噪比下降、誤碼率性能惡化等現象。與此同時，太陽背景光又是良好的能量來源。充足的太陽背景光可以為接收端提供能量，減少室外可見光通信系統額外的能量消耗。因此，室外可見光通信系統可以將通信和能量收集融合在一起，以發光二極體為光源，以太陽能電池板為接收器。接收到的信號由交流和直流兩部分組成，交流部分用於通信，直流部分用於能量收集以給通信系統供電。本項目研究了室外可見光通信系統的性能，主要包括：通過對比室內和室外可見光通信系統的頻率回響曲線，研究了室外信道對於可見光通信系統傳輸能力的影響；通過傳輸實驗，研究了室外可見光通信系統的誤碼率性能；根據不同子載波的信噪比特性，研究了基於自適應調製的室外可見光通信系統的傳輸能力；通過實驗，研究了太陽能電池板能量收集能力。另外，本項目還研究了可提升室外可見光通信系統傳輸容量的非正交多址技術，主要包括：通過最佳化疊加星座圖，改善兩用戶非正交多址可見光通信系統誤碼率性能的方案；通過採用遍歷比較法，提升高階調製方式下非正交多址可見光通信系統誤碼率性能的方案。