引用本文:

聂云桂,陈晨,简鑫,等. 基于PWC编码的mCAP可见光通信系统实验[J]. 光通信技术,2022,46(2):41-44.

基于PWC编码的mCAP可见光通信系统实验

聂云桂,陈 晨*,简 鑫,付 澍,刘 敏

(重庆大学 微电子与通信工程学院,重庆 400030)

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摘要: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。

关键词:可见光通信;多带无载波幅度相位调制;成对编码;发光二极管;信噪比

中图分类号:TN914 文献标志码:文章编号:1002-5561(2022)02-0041-04

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2022.02.008

0 引言

  近年来,基于发光二极管(LED)的可见光通信(VLC)被认为是6G和物联网(IoT)系统的关键使能技术之一,可用于水下通信、室内通信与定位以及智能家居等实际应用场景[1-2]。与传统射频通信相比,VLC系统具有频谱资源丰富且使用不受限制、成本低、无电磁干扰和节能环保等固有优势[3]。然而,基于LED的VLC系统面临的挑战之一为有限的可用调制带宽,LED的频率响应通常呈现典型低通特性,使得接收端信号低频部分和高频部分信噪比(SNR)不平衡问题突出;此外,VLC系统所面临的另一个挑战是LED严重的非线性效应[3]。

  研究者们采用了许多技术来解决实际VLC系统面临的挑战。为了解决LED的带宽限制,可以通过应用各种模拟或数字均衡技术来有效扩展调制带宽[4]。此外,还可以通过利用高频谱效率调制技术来提高系统的速率,比如采用高阶调制的正交频分复用(OFDM)技术。但是,OFDM信号峰均功率比较高,使得VLC系统更容易遭受非线性失真的影响。与OFDM技术相比,无载波幅度相位调制(CAP)技术具有高频谱效率和低峰均功率比的优点,因此被广泛用于高速VLC系统[5];同时,可以使用多组正交滤波器实现多带CAP,即mCAP。通过增大mCAP信号的子带数m,可以有效降低各个子带内部的低通影响。然而,随着子带数的增大,各个子带之间的低通特性会相应变得明显。因此,可以在mCAP-VLC系统中引入无编码开销且复杂度低的成对编码(PWC)技术来抑制子带之间的低通干扰,从而进一步降低系统误码率(BER)[6]。

  本文提出一种新的mCAP-PWC方案,通过将mCAP调制与PWC技术相结合,有效降低VLC系统低通频响对mCAP信号的不利影响,从而提升系统整体BER性能。


3 结束语

  在带宽受限的mCAP-VLC系统中,LED的有限调制带宽会导致子带间SNR不平衡,高频子带的SNR会随着子带数的增加而降低,导致高频子带BER性能变差。PWC技术编码可以减弱高频衰减给系统带来的影响,且具有无编码开销和低复杂度的优点。本文将PWC技术编码技术应用到mCAP-VLC系统中,通过对调制后的m个子带进行PWC技术编码处理来提高系统性能。实验结果表明:当带宽分别为48 MHz和76 MHz时,相比于传统mCAP-VLC,本文所提出的mCAP-PWC方案可以传输更高的调制阶数。因此,mCAP-PWC方案在高速带宽受限的VLC系统中有着较好的应用前景。