CAP调制技术在可见光通信中的应用

"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。