基于能量最优的室内可见光通信LED布局

LED兼具照明和数据通信功能,在室内可见光通信(VLC)中,LED的布局对维持接收面上接收功率的稳定分布有重要作用。室内LED矩形布局下的接收功率分布并不能覆盖整个接收面,存在接收功率中断区,无法实现最优的VLC系统性能。考虑室内墙面及地板的一次反射,研究LED在不同位置的布局方案,采用粒子群优化(PSO)算法分析LED布局方案,设计了能耗最小的LED圆形布局方案。仿真分析了LED矩形布局和圆形布局下的接收功率分布、信号中断率、能量损耗以及信噪比分布,仿真结果表明LED圆形布局的VLC系统性能优于矩形布局,需要的LED数量几乎为矩形布局的一半,减小了VLC系统的码间干扰。     

室内可见光通信发光二极管阵列发射性能的研究

提出了一种基于Lambert辐射模型的发光二极管光源阵列发射天线光照度计算模型,对室内可见光通信发射天线进行了优化设计.分析了光源的空间分布形式、光源间距、光源中心光束与系统光轴夹角以及空间分布层间距等因素对光照度均匀性的影响.通过仿真模拟和分析,得到了圆形阵列天线在照度均匀性和通信传输信号稳定性方面都优于相同光源数目的矩形阵列天线,并且提高了10%左右;同时得出了在满足室内照明情形下,发光二极管阵列发射天线照度均匀度随光源间距及光源中心光束与系统光轴夹角的增加均呈现出先增加后减小的变化趋势,因此,光源间距和光源中心光束与系统光轴夹角均存在最优值;照度均匀度随空间分布层间距的减小而增加,并给出了5 m×5 m×3 m普通房间内发射天线阵列设计参数的最优值,使发射性能得到了优化,同时节省光源数13%,降低了成本.这些研究为发射天线系统的设计提供了理论依据,具有实用价值.     

基于白光LED照明光源的室内VLC系统

LED照明与可见光通信技术相结合,构建出基于LED可见光无线通信系统。对室内VLC(Visible Light Communication)系统的白光LED光源特性和系统信道模型分析,提出照明光源布局设计与接收光功率分布的关系;对强度调制直接检测方式的室内VLC系统中信噪比和多径效应引起的码间串扰分析,提出采用光分集接收技术克服码间串扰和提高信噪比,并给出光检测器阵列布局的模型。建立VLC系统仿真模型,给出OOK-NRZ (On-Off Keying & Non-Return Zero)和OOK-RZ(On-Off Keying & Return Zero)调制方式的误码率和均方根时延扩展之间的关系曲线。仿真结果表明,接收光功率相同时,均方根时延扩展时间大于1.0 ns时,OOK-RZ特性优于OOK-NRZ。     

基于白光LED可见光通信的音频传输系统

介绍了一套可见光音频传输系统,该系统包含发射和接收两个模块。在发射模块端,用手机播放音乐,通过双音频线插头来输入音频信号;在接收模块端,利用C12702-11 APD模块把接收到的光信号转换成电信号,经过相关放大滤波等处理,使音响就可以播放出清晰的音乐。采用透镜聚光和平面镜反光可实现5 m以上的通信距离。     

基于能量最优的室内可见光通信LED布局EI北大核心CSCD

LED兼具照明和数据通信功能,在室内可见光通信(VLC)中,LED的布局对维持接收面上接收功率的稳定分布有重要作用。室内LED矩形布局下的接收功率分布并不能覆盖整个接收面,存在接收功率中断区,无法实现最优的VLC系统性能。考虑室内墙面及地板的一次反射,研究LED在不同位置的布局方案,采用粒子群优化(PSO)算法分析LED布局方案,设计了能耗最小的LED圆形布局方案。仿真分析了LED矩形布局和圆形布局下的接收功率分布、信号中断率、能量损耗以及信噪比分布,仿真结果表明LED圆形布局的VLC系统性能优于矩形布局,需要的LED数量几乎为矩形布局的一半,减小了VLC系统的码间干扰。     

基于可见光通信的LED布局与功率分配的同步优化

本文提出了一种基于融合改进策略的快速鲸鱼优化算法（FWOA）,用于解决室内可见光通信（VLC）系统中光信号分布不均匀的问题。该算法通过反向学习和非线性收敛因子提升了收敛速度,采取扰动搜索机制实现全局寻优。在考虑发光二极管（LED）部署高度的光源布局和功率分配方面,采取了同步优化方案。实验结果表明,在优化16个LED布局模型后,系统照度均匀度提升了7.39%～109.03%,接收功率的品质因子由5.25提高到12.23,同步优化后进一步提高至15.12。此外,实验发现,当LED数量存在限制时,通过选择合适的LED数量,可以在系统能量和性能之间达到较好的平衡。     

固态照明光源的基石--氮化镓基白光发光二极管

首先回顾了照明光源的简单历史 ,然后介绍了发光二极管 (LED)发展到大功率白光LED的历史 ,接着简述了国内外发展现状 ,主要技术路线及其特点 .最后阐述了作者在这方面的研究工作进展状况 ,对其发展趋势提出了一些看法 .     

室内可见光通信系统的光源布局优化及性能分析

在基于白光发光二极管(LED)的室内可见光通信系统中,考虑墙面的一次反射,研究了不同LED拓扑方式下的布局方案。通过调整拓扑分布提出了方阵+圆环布局模型,该模型可以降低系统的功耗,在满足室内照明的要求下,通过功率分配实现了照度和接收面信噪比的动态范围压缩。仿真分析了基于功率分配的方阵+圆环布局模型的照度分布、接收功率分布、信噪比分布及误码率性能,仿真结果表明:方阵+圆环布局所用光源数虽然比传统方阵布局减少了48个,但性能仍得到了改善。给出了室内可见光通信链路系统带宽、误码率、距离与信噪比的关系,可为用户搭建VLC链路提供参考。     

室内可见光通信高精度定位系统设计

基于接收信号强度算法的可见光室内定位系统具有结构简单的特点,但是由于漫反射信道、系统噪声等因素,其定位精度受到很大限制,为此提出使用人工神经网络对室内可见光信道参数进行学习,拟合室内信道参数的真实值,实现高精度定位。首先,使用CDMA调制技术消除室内可见多参考点光通信带来的码间干扰问题,CDMA解扩信号经过归一化操作后输入人工神经网络对坐标函数进行训练,使之拟合室内可见光通信信道参数,估计出接收机到各个LED参考点之间的空间距离。其次,由于神经网络训练数据噪声及接收机信号噪声会影响定位精度,我们提出使用Newton-Raphson迭代法,进一步逼近测试点的真实坐标。实验结果表明,在1 m×1 m×1. 2 m的室内可见光通信定位系统模型中,本系统在二维定位应用时平均定位误差为0. 87 cm;在三维定位应用时平均定位误差为1. 47 cm。本文提出的基于接收信号强度的可见光室内定位系统,使用CDMA调制技术,接收信号经过解扩后输入人工神经网络对信道参数进行距离估计,为了进一步地减小噪声等随机过程带来的定位误差,提出一种定位专用的定位坐标解迭代逼近算法,结果表明本系统在二维定位及三维定位均可实现很高的定位精度。     

室内MIMO可见光通信的接收特性

建立了一种基于MIMO的室内二次反射可见光通信的信道模型。通过模型仿真,从不同位置处接收面上探测器的不同间距、不同面积以及接收面横向、纵向旋转方面,分析了室内MIMO可见光通信的接收特性。仿真结果表明,在满足信号可恢复的条件下,接收面探测器间距d的变化对光信号接收的影响很小,不同接收位置的接收信噪比(SNR)也呈现不同的分布。另外,接收面横向旋转不会影响光信号接收,而纵向旋转具有一定的限制范围。     

基于可见光通信的室内两点定位算法研究

针对可见光通信中基于接收信号强度的三边定位法在实际中难以应用的现状,提出一种基于可见光通信的室内两点定位模型,只需2个LED,能够克服定位需要多灯环境的限制,同时定位接收端结构简单,不需以往研究中的复杂设计,只在平面上配置3个光电探测器即可。利用收发两端的位置关系计算坐标的可能解,以光电探测器组合成的三角形具有相对位置不变的性质作为判据,判断出真实坐标完成单点定位,最后进行加权定位提升鲁棒性。不降噪处理时,大小适中的接收端在5m×3m×3m的室内环境中,55%以上区域的定位精度在25cm以内,同时能够有效克服接收端水平旋转或上下抖动对定位效果的影响,具备实际应用价值。     

基于全息反射镜的室内可见光通信光学接收天线

提出了一种新型光学接收天线的设计和制作方法,利用干涉和衍射原理在全息材料上制成具有聚集光束和滤除环境光双重功能的全息反射镜.通过耦合波理论与k矢量闭合法分析了这种光学接收天线的角度选择性、光谱选择性以及任意点的衍射效率,模拟结果表明:全息反射镜在不同点的视场角和光谱带宽分别为0.8°~13.4°和4.4nm~7.4nm,并且整体衍射效率在95.3%以上.与由聚光镜和滤波片组合成的传统光学接收天线相比,全息反射镜体积小、重量轻、成本低、能作为光学接收天线用于室内可见光通信系统中.     

基于果蝇算法优化径向基神经网络模型的白光发光二极管可靠性

根据白光发光二极管失效物理机制选取理想因子、结温、色坐标漂移量等参数作为输入量,利用果蝇算法自学习优化标准径向基神经网络基函数宽度,提高输出精度.研究表明,径向基神经网络模型可以成功预测白光发光二极管可靠性衰变趋势,具有较高的稳定性和鲁棒性;利用果蝇算法优化后,预测平均误差成功减少为3.1%,对未来建立以神经网络为基础的发光二极管可靠性预测模型库提供有益帮助.     

室内可见光OFDM通信系统调光控制技术

针对室内可见光通信高速率传输和照明控制的问题,分析了采用脉冲宽度调制调光控制技术的可见光正交频分复用技术系统的调光性能与误码性能.提出了基于功耗小、性能好的单极性正交频分复用系统的调光控制方案,对单极性正交频分复用系统的驱动电流和误码率特性进行了仿真,仿真结果表明,单极性正交频分复用系统可在不牺牲照明质量的同时改善系统性能.此外,针对室内低照明、低功耗的应用需求,提出了一种功率更加有效的补零非对称削波正交频分复用系统,仿真分析表明,补零非对称削波正交频分复用系统可在不损失误码性能的情况下提高系统的功率效率.     

室内LED可见光通信的分集接收系统

根据分集接收的原理,采用选择合并的方式设计了应用于LED可见光通信的信号选择接收装置.理论分析和测量结果表明:该装置能增加信道的数量并自动选择出信噪比最大的信号,可以有效地避免信道中断.     

基于ZnS增透膜的顶发射白光有机发光二极管

顶发射白光有机发光二极管(TEWOLED)在白光照明和全彩显示中有着良好的应用前景, 克服顶发射器件中的微腔效应是制备光电性能良好的TEWOLED的前提. 使用具有高折射率的ZnS作为增透膜改善金属阴极在蓝光波段的透射率,降低其反射性, 从而有效抑制了微腔的影响.同时利用转移矩阵理论和宽角干涉方法分别对阴极结构和 蓝光发光层位置进行了优化,最终获得了高效、色纯度良好、色度随视角变化小的TEWOLED. 最高亮度和效率分别达到9213 cd/m²和3 cd/A,色坐标位于白光区且接近白光等能点, 同时具有良好的视角稳定性,在0°---60°范围内色坐标仅变化(0.02, 0).     

一种基于荧光材料的聚合物白光发光二极管

制备了一种基于荧光聚合物共混的单发光层聚合物白光发光二极管.器件结构为铟锡氧化物/苯磺酸掺杂聚乙烯基二氧噻吩/发光层/ 1,3,5-三(N-苯基-2-苯并咪唑-2)苯41/Ba/Al,蓝光材料芴-氟化喹喔啉共聚物(PF-BPFQ5)、绿光材料苯基取代的聚对苯乙炔(P-PPV)和红光材料聚(2-甲氧基-5-(2′-乙基己氧基)-1,4-对苯乙炔)(MEH-PPV)共混为发光层.当PF-BPFQ5,P-PPV,MEH-PPV的质量比例为100∶06∶06时,获得标准的白光,色坐标为（033 关键词： 聚合物发光二极管 白光 共混     

基于发光二极管光源的光电高温计非线性研究

光电高温计的非线性是复现和传递国际温标的主要不确定度贡献项之一。基于光通量倍增原理,采用中心波长645nm的高亮度发光二极管(LED)光源,建立了新的光电高温计非线性测量系统。利用LED开关供电方式,取消光闸门设计,避免了光路多次反射引入的非理想性。实验研究了阶跃电流供电条件下LED光源的光谱辐射亮度漂移特性,确定了不同供电电流下的初始非线性漂移的结束时间。设计了具有固定相位差的双LED脉冲供电电流和半透半反双光源亮度叠加方案。选择LED线性漂移阶段测量光电高温计的非线性,利用测量序列互换模型消除两LED线性漂移差异的影响,并进行了实验验证。实验测量了用于温标传递的光电高温计RT9032的非线性特性。     

基于量子点和MEH-PPV的白光发光二极管的研究

利用无机纳米材料与有机聚合物材料相结合的方法制备白光发光二极管器件, 研究了蓝光量子点QDs(B)掺杂聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基-1, 4-苯撑乙烯撑](MEH-PPV) 复合体系的发光特性及量子点QDs(B) 掺杂浓度(质量分数)不同对器件发光特性的影响. 制备了ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV:QDs(B)/LiF/Al 结构的电致发光器件, 测试了器件的电致发光光谱和电学、光学特性. 当QDs掺杂浓度为40%, 驱动电压为8 V时器件能得到较为理想的白光发射. 同时, 对比研究了非掺杂体系的发光特性, 制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV/QDs(B)/LiF/Al的器件, 掺杂体系相较于非掺杂体系, 器件的最大亮度增大, 启亮电压降低, 并分析了掺杂体系器件性能改善的原因.     

白光光源光谱对白光干涉信号的影响

传统白光光源一般由一个纯高斯函数来进行模拟,通过改变中心波长和带宽来调节干涉信号.本文分别利用高斯模型和洛伦兹模型来讨论白光干涉信号,得出中心波长与相干长度的比值越大,零级条纹可见性越高,以及高斯模型的可靠范围.鉴于现代白光光源与传统光源不同,以发光二极管(LED)为例,模拟研究现代白光光源对白光干涉信号的影响.利用洛伦兹模型模拟白色LED光源时干涉信号存在凹陷,通过合理调整LED拟合光峰值间的距离降低凹陷对零级条纹的影响,以期得到在实际应用中干涉特性较优的白光光源光谱.