44、可见光通信中的调光与多输入多输出技术解析

可见光通信中的调光与多输入多输出技术解析

1. 脉冲宽度调制（PWM）与离散多音调制（DMT）结合

在物理层将PWM调光与基于DMT的可见光通信（VLC）相结合，可以实现调光控制和数据传输的解耦。通过在DMT子载波上采用频谱效率高的调制方案，如正交幅度调制（QAM），可实现高达513 Mbps的数据速率。DMT用于补偿LED的频率依赖性。由于PWM频谱包含高频成分，PWM的参考（载波）信号频率必须至少是DMT最高子载波频率的两倍，以减少子载波干扰。较慢的PWM速率会导致显著的频谱混叠，从而增加子载波引起的干扰。

基本的PWM - DMT VLC系统工作流程如下：
1. 发射端 ：
- 输入数据序列d(t)首先使用多级QAM转换为符号序列，以提高频谱效率。
- 经过串并转换（S/P）后，使用逆快速傅里叶变换（IFFT）进行调制。IFFT的输出是多载波信号，表达式为：
[x(t)=\Re\left{\sum_{k = 0}^{N_{sc}-1}s_{k}\exp(-j\omega_{k}t)\right},0\leq t\leq T]
其中，(s_{k})是在第k个子载波信道中传输的符号，(\omega_{k} = 2\pi k/T)，(N_{sc})是子载波数量，(T)是DMT符号的持续时间。
- 为了确保驱动LED的信号始终为正，在对LED进行强度调制之前，将直流电压(v_{dc})添加到乘法器的输出。复合信号表示为：
[y(t)=x_{mc}(t)p_{pwm}(t)+v_{dc}(t)]
其中，(p_{pwm}(t))是周期性PWM信号，调光水平与(M_{pwm})相同。