Indoor optical wireless communication systems for broadband access

用于宽带接入的室内光无线通信系统

基本信息

  • 批准号:
    288297-2009
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.28万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2015-01-01 至 2016-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Canada is among the leading nations in terms of access to broadband services. However, a 2008 OECD study indicated that many international competitors were eroding this initial lead in broadband penetration. An important factor in broadband penetration is the availability of suitable access methods. This research program develops new communications theory, algorithms and prototypes to improve the rates and reliability of indoor broadband optical wireless links. These links transmit data by modulating and detecting an optical intensity and provide high-rate, cost effective, interference-free indoor communications. In particular, this research considers indoor optical channels at both visible and infrared wavelengths. Visible light communication (VLC) channels employ white illumination LEDs whose energy efficiency is at least ten times greater than incandescent bulbs. An often overlooked feature of white LEDs is there significant modulation bandwidth. Inexpensive phosphor-based white LEDs have bandwidths in excess of 20MHz while RGB LEDs can have bandwidths in excess of 100MHz. While others have considered using white LEDs for illumination and communications, there has been little development of rigorous communication theory, algorithms and modulation for these links. This work will develop spectrally efficient signalling for indoor VLC channels to improve the available data rates focusing on three main approaches (i) optical MIMO techniques, (ii) bandwidth efficient modulation and (iii) equalization methods. A unique feature is the integration of dimming and colour selection into the modem design problem. In addition, VLC links must be integrated with power-line modems that will deliver data to allow wireless access in a room. At infrared wavelengths, high-speed dynamic spot diffusing (DSD) infrared communication systems will be investigated. Estimates indicate that data rates in excess of 1Gbps are possible in such links when imaging receivers are employed. Capacity maximizing path adaptation and short-length rateless code design will be developed. This research program will leverage existing hardware in our lab to develop prototypes to validate the developed algorithms.
加拿大在宽带服务接入方面处于领先地位。 然而,经合组织2008年的一项研究表明,许多国际竞争对手正在侵蚀宽带渗透率的这一最初领先优势。 宽带普及的一个重要因素是是否有适当的接入方法。 该研究计划开发新的通信理论,算法和原型,以提高室内宽带光无线链路的速率和可靠性。 这些链路通过调制和检测光强度来传输数据,并提供高速率、低成本、无干扰的室内通信。 特别是,本研究考虑了可见光和红外波长的室内光信道。 可见光通信(VLC)信道采用白色照明LED,其能量效率至少是白炽灯泡的十倍。 白色LED的一个经常被忽视的特征是存在显著的调制带宽。 便宜的基于磷光体的白色LED具有超过20MHz的带宽,而RGB LED可以具有超过100MHz的带宽。 虽然其他人已经考虑将白色LED用于照明和通信,但是对于这些链路的严格通信理论、算法和调制的发展很少。 这项工作将开发用于室内VLC信道的频谱高效信令,以提高可用的数据速率,重点关注三种主要方法:(i)光学MIMO技术,(ii)带宽高效调制和(iii)均衡方法。 一个独特的功能是将调光和颜色选择集成到现代设计问题中。此外,VLC链路必须与电力线调制解调器集成,电力线调制解调器将提供数据以允许在房间内进行无线访问。 在红外波段,高速动态点扩散(DSD)红外通信系统将被研究。 估计表明,当采用成像接收器时,在这种链路中超过1Gbps的数据速率是可能的。 容量最大化路径自适应和短长度无比率码设计将被开发。 这项研究计划将利用我们实验室现有的硬件来开发原型,以验证所开发的算法。

项目成果

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