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首页神经网络优化的可见光通信接收系统:降低误码率与码间干扰
"基于神经网络的可见光通信接收系统的研究" 本文主要探讨了在可见光通信(VLC)领域,如何利用人工神经元网络(ANN)来解决码间干扰(Inter Symbol Interference, ISI)问题,从而提高系统的性能。可见光通信是一种利用可见光谱进行数据传输的技术,具有高速、安全和无需额外频谱等优点,但其面临的挑战之一是码间干扰,这会显著增加误码率(Bit Error Rate, BER),降低通信质量。 针对这一问题,作者提出了一种基于ANN的接收系统,该系统采用了角度分集接收技术。角度分集是一种信号处理方法,通过在不同角度接收信号来增强信号的多样性,从而减少干扰的影响。在该系统中,多组来自不同角度的信号被神经网络接收并处理。神经网络作为一个强大的非线性模型,能够学习并适应信号的各种复杂特性,对数据进行优化合并,生成最终的输出信号。 在Matlab环境下进行的仿真结果显示,这种基于ANN的分集接收系统相比传统的单输入单输出(SISO)系统,能更有效地降低误码率,并减轻码间干扰的影响。即使在相同的信源和环境信噪比条件下,该系统的误码率也显著低于SISO系统,这意味着通信的可靠性得到了显著提高。 此外,通过神经网络的均衡处理,该系统能够优化VLC的信道性能,这对于未来VLC技术在室内通信、智能照明和无线传感器网络等领域的广泛应用具有重要的意义。这项研究为可见光通信提供了一个新的解决方案,利用神经网络技术增强了系统对抗码间干扰的能力,为VLC的进一步发展奠定了理论基础。
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第 42 卷 第 11 期
2015 年 11 月
Vol. 42, No. 11
November, 2015
中 国 激 光
CHINESE JOURNAL OF LASERS
1105002-
基于神经网络的可见光通信接收系统的研究
关伟鹏
1
文尚胜
1,2
黄伟明
1,2
陈颖聪
1,2
张广慧
1
1
华南理工大学材料科学与工程学院, 广东 广州 510640
2
华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室, 广东 广州 510640
摘要 由于码间干扰的影响,导致可见光通信系统的误码率提升。为此,提出了一种基于人工神经元网络(ANN)的
接收系统,采用角度分集接收技术采集信号,并通 过神经元网 络对所获得 的多组数据 进行合并优 化构成总的 输出
信 号 。 该 接 收 系 统 可 以 有 效地降 低 码 间 干 扰 对 系 统 的 影 响 ,提 高 接 收 信 号 的 信 噪 比 (SNR),降 低 系 统 的 误 码 率
(BER)。采用 Matlab 软 件模拟仿 真信号 传输实验 以验证该系统的 性能及优越性。 仿真结果 表明,在信 源与环境 的
信噪比相同情况下,基于神 经元网络均 衡处理的分 集接收系统 误码率比传统的使用单输 入单输出(SISO)技术 的系
统误码率更低,并且可以减弱码间干扰所带来的影响。优化了可见光通信(VLC)系统的信道性能,具有广阔的应用
前景。
关键词 光通信; 可见光通信; 人工神经元网络; 角度分集接收; 误码率; 码间干扰
中图分类号 TN929.1 文献标识码 A
doi: 10.3788/CJL201542.1105002
Research on Visible Light Communication Receiving System
Based on Artificial Neural Networks
Guan Weipeng
1
Wen Shangsheng
1,2
Huang Weiming
1,2
Chen Yingcong
1,2
Zhang Guanghui
1
1
School of Materials Science and Engineering, South China University of Technology,
Guangzhou, Guangdong 510640, China
2
State Key Laboratory of Luminescence Materials and Devices, South China University of Technology,
Guangzhou, Guangdong 510640, China
Abstract As the inter symbol interference increases the bit error rate(BER) of the visible light communication
system,a new artificial neural network (ANN) equalization receiving system is proposed. Based on angle diversity
receiving technology and artificial neural networks, the system can not only reduce the influence of inter symbol
inference, but also improve the signal to noise ratio(SNR) and decrease the bit error rate. The signal transmission
test is simulated by Matlab. The simulation results show that the proposed system has lower bit error rate compared
with the traditional system which uses single input and single output technology(SISO), what′s more, the former
can weaken the influence of inter symbol interference under the same signal to noise ratios of the environment and
signal source. This advanced system can optimize the channels performance of visible light communication system,
and it obviously has a vast application prospect.
Key words optical communications; visible light communication; artificial neural networks; angle diversity
reception; bit error rate; inter symbol interference
OCIS codes 060.2605; 060.4510; 220.4830
收稿日期: 2015-04-20; 收到修改稿日期: 2015-06-29
基金项目: 广东省战略性新兴产业专项(2011A081301017,2012A080304012,2012A080304001)、广州市科技计划(2013J4300021)、
国家级大学生创新创业训练计划项目(201510561003)
作者简介: 关伟鹏(1993—),男,本科生,主要从事可见光无线通信方面的研究。E-mail: gwpscut@163.com
导师简介: 文尚胜(1964—),男,教授,博士生导师,主要从事 LED 及 OLED 等方面的研究。E-mail: shshwen@scut.edu.cn
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