電力線通信與可見光通信融合的多輸入多輸出系統(tǒng)性能研究

李敏 馮偉 賈楠楠 方國杏 彭張節(jié)

摘 要： 提出了一種電力線通信（PLC）-可見光通信（VLC）融合的多輸入多輸出 （MIMO） 系統(tǒng).采用二進制相移鍵控（BPSK）調(diào)制技術(shù)輸入信號，依次通過PLC信道和VLC信道傳輸信息.仿真結(jié)果表明：相比于PLC的第二種參考信道，第一種參考信道的性能更好，且在無脈沖噪聲的情況下，系統(tǒng)的誤碼率較低.此外，還研究了脈沖噪聲參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響.

關(guān)鍵詞： 電力線通信（PLC）; 可見光通信（VLC）; 多輸入多輸出 （MIMO）; 二進制相移鍵控（BPSK）; 誤碼率

中圖分類號： TN 929.5文獻標志碼： A文章編號： 1000-5137（2019）01-0050-06

Abstract： It proposed a multiple input multiple output （MIMO） system which combined power line communication （PLC） and visible light communication （VLC）.The system adopted the binary phase shift keying （BPSK） modulation technology to input the signal and transmitted the information through the PLC channel and VLC channel in turn.The simulated results showed that the performance of the first reference channel was better than the second reference channel of the PLC.What′s more，the bit error rate of the system is much lower without impulse noise.In addition，the impulse noise parameter impact on the system performance was obtained.

0 引 言

可見光通信（VLC）由于其較高安全性、無電磁干擾、更寬的頻譜和更高的傳輸速率等固有特性[1-2]，已成為未來第五代移動通信系統(tǒng)（5G）中室內(nèi)光通信的革命性技術(shù)之一[3-4].

在VLC系統(tǒng)中，最常用的方案是強度調(diào)制（IM）和直接檢測（DD）[5].2004年，針對IM/DD式的大氣湍流信道，BRANDT-PEARCE等[6]推導(dǎo)并仿真了采用量化脈沖位置調(diào)制技術(shù)的多輸入多輸出（MIMO）光通信的誤碼性能.WU等[7]研究了一種克服發(fā)光二極管（LED）調(diào)制帶寬限制的基于正交頻分復(fù)用的MIMO-VLC系統(tǒng)，此系統(tǒng)滿足IM/DD傳輸信號的要求，且降低了系統(tǒng)的計算復(fù)雜度.PARK等[8]提出并研究了一種減少室內(nèi)MIMO-VLC系統(tǒng)信道矩陣相關(guān)性的非成像鏡像分集接收機，得到了滿足條件的信道矩陣.

就目前的技術(shù)而言，VLC必須接入室內(nèi)覆蓋廣泛的骨干網(wǎng)，才可以保證良好的通信質(zhì)量.所有LED都連接到室內(nèi)VLC系統(tǒng)中的電源線，所以采用電力線作為骨干網(wǎng).作為骨干網(wǎng)，電力線通信（PLC）的帶寬可以達到30 MHz，從而可以支持快速可靠的網(wǎng)絡(luò)通信[9].目前，許多文獻研究了集成的PLC-VLC系統(tǒng).KOMINE等[10]提出了一個集成PLC-VLC系統(tǒng)，并分析了二進制調(diào)制方案的誤碼率.KOMINE等[11]進一步分析了窄帶正交頻分復(fù)用的系統(tǒng)性能.MA等[12]提出了中繼和MIMO技術(shù)逐漸成為PLC-VLC系統(tǒng)中實現(xiàn)的潛在技術(shù).針對PLC和VLC技術(shù)的混合系統(tǒng)，NLOM等[13]提出了一個簡化的融合PLC-VLC系統(tǒng)信道模型，實施的噪聲情景是從PLC和VLC噪聲幅度譜的實際測量中獲得的觀察結(jié)果，最后強調(diào)了PLC和VLC通道中模型參數(shù)和噪聲的影響.本文作者研究了基于二進制相移鍵控（BPSK）調(diào)制技術(shù)融合的PLC-VLC MIMO系統(tǒng)性能，討論了PLC信道及其信道脈沖參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響.

4 結(jié) 論

本文作者基于BPSK調(diào)制技術(shù)研究了融合PLC-VLC MIMO的系統(tǒng)性能.隨著信噪比的增加，融合的PLC-VLC MIMO系統(tǒng)的誤碼率逐漸降低，仿真結(jié)果驗證了此結(jié)論.通過仿真比較可以看出，所提PLC的兩個參考信道中，參考信道1的性能比較好，當脈沖噪聲存在時，系統(tǒng)有較高的誤碼率.此外，脈沖噪聲的參數(shù)A和Γ對系統(tǒng)性能也有影響.在下一步的研究工作中，將考慮如何減少其對系統(tǒng)性能的影響.

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（責(zé)任編輯：郁 慧，包震宇）