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陈俊霖,赵黎,范琳. 基于FBMC的可见光通信系统[J]. 光通信技术,2025,49(1):52-57.

基于FBMC的可见光通信系统

陈俊霖,赵 黎,范 琳

(西安工业大学 电子信息工程学院,西安710021)

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摘要:正交频分复用(OFDM)系统应用于可见光通信(VLC)中时,存在易受多径干扰、噪声频偏和较高的峰均比(PAPR)等因素影响的问题。提出一种基于滤波器组多载波(FBMC)的VLC系统。首先,运用偏移正交幅度调制(OQAM)和由逆快速傅里叶变换(IFFT)和多相网络(PPN)组成的综合滤波器,有效提升系统误码率性能,并减少带外泄露。然后,通过蒙特卡罗方法对其进行仿真验证。仿真与实验结果表明:在子载波数量为128、调制方式为16QAM且系统误码率为10-3的情况下,所提出的系统相较于OFDM系统所需的信噪比(SNR)改善了大约5 dB;同时,在归一化频率为0.1时,所提系统的带外泄漏功率相对于OFDM系统减少了40 dB,而系统的调制误差率(MER)达到了19.6 dB。

关键词:正交频分复用;可见光通信;滤波器组多载波;原型滤波器;误码率

中图分类号:TN91 文献标志码:文章编号:1002-5561(2025)01-0052-06

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2025.01.009

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这篇文章是关于基于FBMC的可见光多载波系统的研究报告,主要探讨了FBMC(滤波器组多载波)技术在可见光通信(VLC)中的应用及其性能优势。以下是文件的核心内容总结:

  1. 研究背景与动机

    • 研究背景:正交频分复用(OFDM)技术在可见光通信(VLC)中应用广泛,但存在易受多径干扰、噪声频偏和高峰均比(PAPR)等问题。

    • 研究动机:提出一种基于FBMC的可见光多载波系统,旨在解决OFDM技术的不足,提高VLC系统的性能。

  2. FBMC系统概述

    • 系统构成:FBMC系统由OQAM映射、综合滤波器组(SFB)、分析滤波器组(AFB)和OQAM解映射四部分组成。

    • 信号调制:采用偏移正交幅度调制(OQAM),通过交错传输QAM符号的实部和虚部,降低载波间混叠干扰。

  3. 原型滤波器设计

    • 滤波器选择:采用非矩形滤波器(如PHYDYAS滤波器)来抑制多径干扰,提高频谱效率。

    • 设计策略:包括时域窗口化调整和频域采样优化,通过增加频域抽头系数进一步抑制带外辐射。

  4. 系统性能分析

    • 误码率性能:通过蒙特卡罗方法仿真,FBMC系统在子载波数为128、调制阶数为16QAM时,所需信噪比较OFDM系统改善约5dB

    • 带外泄露:在归一化频率为0.1时,FBMC系统的带外泄露较OFDM系统提升40dB

    • 峰均比性能:FBMC系统展现出优越的PAPR性能,相较于OFDM系统能够有效分散频谱能量,降低峰均比。

  5. 实验验证

    • 实验环境:搭建基于1W LED灯的点到点FBMC-VLC系统,传输距离为15cm

    • 实验结果:在采用16QAM调制时,系统调制误差率(MER)达到19.6dB,确保高达99.98%的数据解调准确率。

  6. 系统复杂度分析

    • 复杂度计算:FBMC系统的总体复杂度为KN+Nlog2N,其中NIFFT变化点数,K为重叠因子。

    • 复杂度对比:虽然FBMC系统的计算复杂度较高,但其性能优势显著,且随着硬件技术的发展,有望在未来实现更高效的实现。

  7. 结论与展望

    • 研究结论:FBMC技术在可见光通信系统中展现出优越的性能,相较于OFDM系统具有更低的误码率、更高的频谱效率和更低的峰均比。

    • 未来展望:随着技术的不断发展,FBMC技术在可见光通信及其他无线通信领域的应用前景广阔,有望推动通信技术的进一步革新。