CAP调制技术在可见光通信中的应用

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"1CAP调制-caxa2013电子图版最新教程" 本文主要介绍了CAP调制技术,一种在可见光通信领域具有广泛应用前景的调制方法。CAP(Carrierless Amplitude and Phase modulation)调制是20世纪70年代由贝尔实验室提出的,它的特点是具有较低的复杂度和较高的频谱效率。CAP调制与传统的正交幅度调制(QAM)和光正交频分复用(OFDM)相比,有其独特的优点。 CAP调制的核心在于使用两个相互正交的数字滤波器,这使得它不需要进行复数到实数信号的转换,避免了使用混频器、射频源或光IQ调制器等复杂设备。此外,与OFDM不同,CAP调制不依赖离散傅里叶变换(DFT),这极大地降低了计算复杂度,简化了系统架构,因此特别适合应用于低复杂度的系统,例如无源光纤网络(PON)和可见光通信(VLC)。 CAP调制的工作原理可以概括如下:原始的周期信号通过M因子上采样,然后将其同相和正交分量分离,分别通过同相整形滤波器和正交整形滤波器。经过滤波后的信号组合在一起,形成CAP调制信号。接收端通过匹配滤波器恢复信号,实现解调。 具体来说,如图4所示,原始信号a(t)和b(t)分别经过同相和正交滤波器处理,然后相加得到s(t)。接收端接收到的信号r(t)经过同相和正交匹配滤波器后,得到r_I(t)和r_Q(t),用于进一步解调。CAP调制信号的数学表达式为s(t) = I(t)*f_I(t) - Q(t)*f_Q(t),其中I(t)和Q(t)代表分离出的同相和正交分量,f_I(t)和f_Q(t)是对应的滤波函数。 可见光通信(VLC)技术,特别是基于LED的VLC,近年来受到广泛关注。随着LED的普及率不断提升,VLC有望成为高速数据传输的新途径。为了提高VLC的传输速率和传输距离,研究人员在调制、编码/均衡、复用技术和新型材料/芯片等方面进行了深入研究。例如,载波幅相调制、自适应比特功率加载的正交频分复用调制、预均衡和后均衡技术等,都是当前VLC领域的研究热点。 预均衡和后均衡技术在VLC中用于改善信号质量,减少通道效应的影响。预均衡在发射端进行,通过校正信号来抵消预期的通道失真,而后均衡则在接收端进行,根据接收到的失真信号调整,以恢复原始信息。这些技术的不断发展和完善,对于提升VLC系统的性能至关重要。 CAP调制作为VLC的一种高效调制方式,因其简洁的系统结构和较低的复杂度,正逐渐成为研究焦点。结合预均衡和后均衡技术,VLC技术有望实现更高速度、更远距离的无线通信。
2012-05-04 上传
DMT(Discrete Multi-Tone,离散多音)。DMT采用多载波调制技术,可用频段划分为多个(典型为256个)子信道,每个子信道的带宽为4kHz,对应不同频率的载波,并根据子信道发送数据的能力将数据分配给各子信道,不能载送数据的子信道被关掉。DMT用离散快速傅立叶变换进行编解码,DMT尝试可能的最高速率,根据线路的噪声和衰减特性分配数据。目前,DMT已成为 ANSI制订的ADSL的调制标准——T1.413。 CAP(Carricerless Amplitude/Phase Modulation, 无载波调幅调相)。 CAP 是AT&T提出的调制方式,是一种无载波的正交幅度调制(QAM),数据信号在发送前被压缩,然后沿电话线发送,在接收端重组。CAP的主要优点为:载波频率可变,在一个频率周期或波特内传输2到9位二进制数据,因此在相同的传输速率下,占用更少的带宽,传输距离更远。 现在比较成熟的ADSL标准有两种——G.DMT和G.Lite。G.DMT是全速率的ADSL标准,支持8Mbps/1.5Mbps的高速下行/上行速率,但是,G.DMT要求用户端安装POTS分离器,比较复杂且价格昂贵;G.Lite标准速率较低,下行/上行速率为1.5Mbps/512Kbps,但省去了复杂的POTS分离器,成本较低且便于安装。就适用领域而言,G.DMT比较适用于小型或家庭办公室(SOHO),而G.Lite则更适用于普通家庭用户。 由于CAP信号传输占用全部信道带宽,所以频域和时域噪声都会对它造成影响。DMT的每个很窄的子信道频带内的电缆特性可以近似认为是线性的,因此脉冲混叠可以减到最低程度。在每个子信道内传送的比特率可以按该信道内信号和噪声的大小自适应地变化,故DMT技术可自动避免工作在干扰较大的频段。   DMT和CAP技术都可以实现速率的自适应调整,这就是RADSL。不同的是DMT可以做到从64kbps开始以32kbps的间隔平滑递增。而CAP只能从640kbps开始作较粗糙的调整。   CAP的优点是处理较DMT简单,故时延小,芯片功耗低、其商品化也走在DMT方式之前。DMT的优点是抗噪声性能比CAP好。两种技术互不兼容,设备之间无法互连,影响了ADSL的推广。不过现在市场上的产品基本上以CAP调制技术为基础。