李敏 馮偉 賈楠楠 方國(guó)杏 彭張節(jié)

摘 要： 提出了一種電力線通信（PLC）-可見(jiàn)光通信（VLC）融合的多輸入多輸出 （MIMO） 系統(tǒng).采用二進(jìn)制相移鍵控（BPSK）調(diào)制技術(shù)輸入信號(hào)，依次通過(guò)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(wú)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(duì)系統(tǒng)性能的影響.

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

中圖分類號(hào)： TN 929.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)： 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(jiàn)光通信（VLC）由于其較高安全性、無(wú)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(lái)第五代移動(dòng)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(qiáng)度調(diào)制（IM）和直接檢測(cè)（DD）[5].2004年，針對(duì)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(hào)的要求，且降低了系統(tǒng)的計(jì)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(jī)，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(dá)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(xiàn)研究了集成的PLC-VLC系統(tǒng).KOMINE等[10]提出了一個(gè)集成PLC-VLC系統(tǒng)，并分析了二進(jìn)制調(diào)制方案的誤碼率.KOMINE等[11]進(jìn)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(shí)現(xiàn)的潛在技術(shù).針對(duì)PLC和VLC技術(shù)的混合系統(tǒng)，NLOM等[13]提出了一個(gè)簡(jiǎn)化的融合PLC-VLC系統(tǒng)信道模型，實(shí)施的噪聲情景是從PLC和VLC噪聲幅度譜的實(shí)際測(cè)量中獲得的觀察結(jié)果，最后強(qiáng)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(jìn)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(duì)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(yàn)證了此結(jié)論.通過(guò)仿真比較可以看出，所提PLC的兩個(gè)參考信道中，參考信道1的性能比較好，當(dāng)脈沖噪聲存在時(shí)，系統(tǒng)有較高的誤碼率.此外，脈沖噪聲的參數(shù)A和Γ對(duì)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(duì)系統(tǒng)性能的影響.

參考文獻(xiàn)：

[1] ELGALA H，MESLEH R，HAAS H.Indoor optical wireless communication：potential and state-of-the-art [J].IEEE Communications Magazine，2011，49（9）：56-62.

[2] KOMINE T，NAKAGAWA M.Fundamental analysis for visible-light communication system using LED lights [J].IEEE Transactions on Consumer Electronics，2004，50（1）：100-107

[3] ANDREWS J G，BUZZI S，CHOI W，et al.What will 5G be？ [J].IEEE Journal on Selected Areas in Communications，2014，32（6）：1065-1082.

[4] FENG L，HU R Q，WANG J，et al.Applying VLC in 5G networks：architectures and key technologies [J].IEEE Network，2016，30（6）：77-83.

[5] WU L，ZHANG Z，LIU H.Modulation scheme based on precoder matrix for MIMO optical wireless communication systems [J].IEEE Communications Letters，2012，16（9）：1516-1519.

[6] BRANDT-PEARCE M，WILSON S，CAO Q，et al.Code design for optical MIMO systems over fading channels [C]//Conference on Signals Systems and Computers.Pacific Grove：IEEE，2004：871-875.

[7] WU L，ZHANG Z，LIU H.MIMO-OFDM visible light communications system with low complexity [C]//2013 IEEE International Conference on Communications.Budapest：IEEE，2013：3933-3937.

[8] PARK K H，ALHEADARY W G，ALOUINI M S.A novel mirror diversity receiver for indoor MIMO visible light communication systems [C]//27th Annual International Symposium on Personal Indoor and Mobile Radio Communications.Valencia：IEEE，2016：1-6.

[9] GOTZ M，RAPP M，DOSTERT K.Power line channel characteristics and their effect on communication system design [J].IEEE Communications Magazine，2004，42（4）：78-86.

[10] KOMINE T，NAKAGAWA M.Integrated system of white LED visible light communication and power-line communication [J].IEEE Transaction on Consumer Electronics，2003，49（1）：71-79.

[11] KOMINE T，HARUYAMA S，NAKAGAWA M.Performance evaluation of narrowband OFDM on integrated system of power line communication and visible light wireless communication [C]//2006 1st International Symposium on Wireless Pervasive Computing.Phuket：IEEE，2016：1-6.

[12] MA H，LAMPE L，HRANILOVIC S.Integration of indoor visible light and power line communication systems [C]//17th International Symposium on Power Line Communications and Its Applications.Johannesburg：IEEE，2013：291-296.

[13] NLOM S M，NDJIONGUE A R，OUAHADA K，et al.A simplistic channel model for cascaded PLC-VLC systems [C]//2017 IEEE International Symposium on Power Line Communications and Its Applications.Madrid：IEEE，2017：1-6.

[14] GOTZ M，RAPP M，DOSTERT K.Power line channel characteristics and their effect on communication system design [J].IEEE Communications Magazine，2004，42（4）：78-86.

[15] SHONGWEY T，VINCK A J H，F(xiàn)ERREIRA H C.On impulse noise and its models [C]//18th IEEE International Symposium on Power Line Communications and Its Applications.Glasgow：IEEE，2014：12-17.

（責(zé)任編輯：郁 慧，包震宇）