根据白光发光二极管的可见光通讯技能，能够一起完成照明和无线通讯，是一种绿色节能、频谱资源更宽、可移 动的接入办法，适用于各种场合，绿色环保并且没有电磁干 扰。因而，本文研讨根据MIMO-OFDM技能的室内可见光通讯体系的原理，研讨MIMO和OFDM技能的优势，经过空 分复用进步体系的传输速率和稳定性，完成体系的算法仿 真，剖析了MIMO-OFDM使用于可见光通讯的远景。
1 室内可见光通讯体系的组成
根据白色可见光的无线通讯体系首要包含发射部分、 传输部分和接纳部分。将原始的二进制数据经过预处理和编 码调制后，驱动LED，对LED进行强度调制，将电信号转化 成光信号。接纳端经过集中器将光信号聚集到光电勘探单元 上，转化成电信号，然后对电信号进行处理、解调、解码等 进程。
2 OFDM技能研讨
2.1 OFDM的技能优势正 交 频 分 复 用 （ O r t h o g o n a l F r e q u e n c y D i v i s i o n
图1 OFDM体系组成框图
图2 OFDM使用于可见光通讯物理层框图
Multiplexing，OFDM）技能以及根据正交频分复用调制的多
址接入技能成为下一代移动通讯的核心技能之一，OFDM表 现出来的优势使得OFDM技能在无线通讯范畴被广泛使用。
2.2 OFDM的体系根本构成
OFDM调制技能是多载波传输技能的一种完成办法， 使用快速傅里叶变换和快速傅里叶逆变换别离完成解谐和调 制，是使用比较广泛并且完成复杂度较低的一种多载波调制 技能。OFDM的体系根本构成如图1所示。
2.3 OFDM使用于可见光通讯
OFDM技能使用于室内可见光通讯物理层的原理框图 如图2所示。体系选用卷积编码FEC技能来完成数据维护， 经过使用时间和频率交错算法完成突发过错维护，然后经过 PSK或M-QAM调制，将串行输出数据变成并行数据。由于 OFDM输出的基带信号用来调制LED的亮度，所以基带信号 不能是复数，所以输入到IFFT的序列要满意Hermitian对称 性。IFFT用在OFDM体系中削减了DMT（ Discrete Multiple Tone）体系对多个振荡器的需求。发生的OFDM符号加上循 环前缀（CP）下降由多径引起的符号间搅扰，并且由于循 环前缀将原先的线性卷积变成了循环卷积，在接纳端只需求 简略的频域均衡器就能够把信号解调出来。经过OFDM调制后的信号包络是双极性的，而光的强 度不能为负，所以在驱动LED时需求加 直 流 偏 置 。 由 于LED的非线性影 响，考虑到OFDM 的峰均比比较高，在挑选偏置电流时要 非 常 注 意 ，
可 以 适 当 进 行 信 号 限 幅 处理。
在 接 收 端 ， 通 过 使 用 导 频 和 训 练 队 列 来 实 现 信 号 时 域 的 同 步 和 信 号 的 均 衡 ， 然 后 移 去 保 护 间 隔 ， 通 过
FFT将信号变换到频域然后经过反映射、反向交错和维特比解码出原始信号。
3 MIMO运用于光通讯
多输入多输出（MIMO）技能能够显著地下降体系的 误码率和按捺信道式微的影响，MIMO技能在无线通讯中被 广泛使用，由于散射和通道的彼此搅扰在接纳端需求进行 去相关。在可见光通讯体系中首要选用强度调制和直接检 测（IM/DD）办法，所以在大多数状况下不需求去相关操 作，当传输距离比较远时由于湍流和散射的效果，在接纳 端需求进行去相关操作。LED用于可见光通讯首要的缺陷是 调制带宽有限，一般只要几兆赫兹。可是室内照明一般使 用LED阵列，而用MIMO技能能够完成并行通讯进步通讯速 率，MIMO技能能够处理接纳者在光通讯掩盖的范围内移动 的难题。
图3 MIMO-OFDM无线光通讯的结构图
4 MIMO-OFDM使用于可见光通讯的研讨
图4 4-PPM调制与MIMO-OFDM调制在不同信噪比下的误码率比照
图5 OFDM调制与MIMO-OFDM调制在不同信噪比下的误码率比照
图6 ZF原则和最小均方差错原则检测算法的功能比较
4.1 体系仿真规划
图3是一个MIMO-OFDM技能使用在室内可见光通讯的 典型体系，体系首要由数字调制解调模块、MIMO收发模 块、OFDM调制解调模块和信道组成。
OFDM模块在发送端对QPSK调制后的数据进行处理， 调制后，由频域的信号变成时域信号并且各子载波彼此正 交，在通讯速率不变的状况下，可大大下降码流速率，并且 经过OFDM调制后的各个码元之间都加有维护距离，然后有 效下降了多径效应带来的码间串扰问题。在接纳端，OFDM 解调模块担任对MIMO输出的信号进行解调，将并行的数据 解调成串行的数据。
MIMO模块在发送端担任对OFDM符号分组发射，为了 进步通讯功率，多个LED一起发送不同的OFDM符号。在接 收端用成像式接纳办法接纳信号，将内容解析出来，在接纳 端别离选用ML（最大似然）检测法和ZF（破零）原则检测算法。
4.2 仿真剖析
用 不 同 的 调 制 方 式 在 不 同 的 信 噪 比 的 情 况 下 ， 传 输 很多的数据来核算体系的误码率。仿真办法选用三种仿真 形式， 4-PPM调制办法、 OFDM调制办法、 MMSE检测的 MIMO-OFDM调制技能办法，在通讯速率相同的状况下比较 三种通讯形式在不同的信噪比状况下的误码率。
经过仿真得到可见光通讯体系在这三种不同的调制模 式下的误码率随信噪比改变的状况，详细数据如表（1）所 示。从表1和图4、图5能够看出根据PPM调制通讯体系的误 码率远高于根据OFDM和MIMO-OFDM的体系的误码率。在 码元周期方面看，在相同的传输速率下OFDM的码元周期远 大于PPM的码元周期，本仿真中OFDM的子载波数为31，而
4-PPM调制办法的信号持续时间只要码元周期的1/4，所以 在相同的传输速率下4-PPM的码元周期是OFDM的1/31，而 选用MIMO-OFDM调制办法的体系，在充分使用MIMO的空 间复用增益基础上，MIMO-OFDM的码元周期为OFDM的2 倍。由于较低比特速率能够削减由多径搅扰带来的影响，而 且OFDM优异的抗噪声搅扰才能使得体系的误码率很低。
在MIMO-OFDM体系中，MIMO接纳端检测算法的功率 凹凸、功能好坏直接影响整个体系的功能，图6针对MIMO 接纳端的检测算法进行了仿真比较，MIMO接纳端的检测算 法也影响体系的通讯功能，经过仿真比照了破零（ZF）原则检测算法和最小均方根差错（MMSE）检测算法，在4×4
的MIMO体系中，在不同的信噪比下的误码率状况，从仿真 的成果看，最小均方差错检测算法优于破零原则检测算法， 首要是由于在ZF检测算法中，在检测接纳数据的进程中， 将接纳到的噪声也扩大了。在实践的使用中一般选用MMSE 原则检测算法在MIMO接纳端检测数据。
5 结束语
本文首要研讨的是根据MIMO-OFDM的室内可见光通 信使用技能，是一种节能环保并且具有超高带宽的通讯技 术。可见光通讯使用发光二极管的高速明灭来传递信号，在 室内被光线照到的当地都能够完成信息的传输，一起完成了 信息的高速传输和室内照明。
本 文 设 计 了 基 于 M I M O – O F D M 技 术 的 可 见 光 通 信 系
统，剖析仿真了MIMO-OFDM调制技能和PPM调制技能在 相同的信道环境下的误码率状况，MIMO选用2发2收的天线 阵列，较之传统的单天线收发体系，体系容量进步了2倍， 并且在发送端经过空时编码，能够添加体系的信息分集增 益。MIMO的检测算法有最大似然（ML）检测算法、破零
（ZF）原则检测算法和最小均方差错检（MMSE）测算方 法，本文仿真比照了MMSE和ZF检测信息的误码率状况，分 析得出MMSE检测算法具有更高的检测功能。
