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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:王尹辰
研究生(外文):Wang, Yin-Chen
論文名稱:增強LED可見光通訊傳輸表現及應用之探討
論文名稱(外文):Studies of Enhancement the Transmission Performance of LED-based Visible Light Communication
指導教授:鄒志偉
指導教授(外文):Chow, Chi-Wai
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:光電工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:71
中文關鍵詞:可見光通訊發光二極體翻轉不歸零制正交頻分複用技術
外文關鍵詞:visible light communicationLight Emitting DiodesNon return to zeroinvertedOrthogonal frequency-division multiplexingOFDM
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可見光通訊是近期快速發展的一項通訊技術。可見光通訊的重點之一是利用照明源進行通訊,如此便可賦予現有照明源附加價值,使得經濟效益增加。本論文首先將探討在低頻日光燈干擾之下,利用曼徹斯特編碼﹙Manchester encoding﹚、正交分頻多工技術﹙Orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM﹚以及NRZI編碼等不同編碼調變方法進行LED可見光通訊傳輸,並且討論其抑制低頻雜訊干擾的原理及實驗結果;接著將提出新型Dimming-OFDM技術應用在三原色RGB LED傳輸上,以實現LED調光與信號傳輸之結合,且傳輸速度可以達到兆赫等級;最後提出未來之研究目標,希望能夠將LED可見光通訊傳輸速率提升至千兆赫之數量級。
In recent years, light emitting diodes (LEDs) are being used in various applications such as indicators, lighting display and so on. Using LED in visible light communication (VLC) has attracted much attenuation recently. In this thesis, we experimentally realized several methods to reduce noise interference in VLC, including the following: Manchester encoding, Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM), and non-return-to-zero inverted (NRZI) encoding. Then we propose a data transmission scheme using visible light LEDs with color and dimming control. Dimming-OFDM scheme is used for the control of dimming and color with bit rate of Mbps in RGB LED. Finally we present our future work to increase transmission data rate of Gbps in VLC.
中文摘要 ……………………………………………………………… i
英文摘要 ……………………………………………………………… ii
誌謝 ……………………………………………………………… iii
目錄 ……………………………………………………………… iv
表目錄 ……………………………………………………………… vi
圖目錄 ……………………………………………………………… vii
一、 緒論………………………………………………………… 1
1.1 前言………………………………………………………… 1
1.2 研究動機…………………………………………………… 1
二、 LED可見光通訊系統……………………………………… 3
2.1 LED發光原理……………………………………………… 3
2.1.1 白光LED的原理…………………………………………… 4
2.1.1.1 藍光單晶激發螢光粉…………………………………… 4
2.1.1.2 RGB三色混光LED……………………………………… 5
2.1.1.3 UV紫外光LED激發螢光粉 …………………………… 5
2.2 可見光通訊系統中的雜訊干擾…………………………… 6
2.2.1 光檢測器之雜訊…………………………………………… 6
2.2.1.1 散彈雜訊………………………………………………… 6
2.2.1.2 熱雜訊…………………………………………………… 7
2.2.2 外部空間雜訊干擾………………………………………… 7
2.2.3 曼徹斯特編碼降低外部雜訊……………………………… 8
2.2.3.1 原理……………………………………………………… 8
2.2.3.2 實驗架構………………………………………………… 9
2.2.3.3 實驗結果與討論………………………………………… 10
2.2.4 正交分頻多工降低外部雜訊……………………………… 15
2.2.4.1 原理……………………………………………………… 15
2.2.4.2 實驗架構………………………………………………… 17
2.2.4.3 實驗結果與討論………………………………………… 18
2.2.5 NRZI降低外部雜訊………………………………………… 24
2.2.5.1 原理……………………………………………………… 24
2.2.5.2 實驗架構………………………………………………… 26
2.2.5.3 實驗結果與討論………………………………………… 26
2.2.6 綜合討論與分析雜訊問題………………………………… 29
三、 調控RGB LED色彩於可見光通訊………………………… 31
3.1 色彩管理基礎……………………………………………… 31
3.1.1 觀察者配色函數…………………………………………… 31
3.1.2 CIE 1931-﹙R,G,B﹚系統………………………………… 32
3.1.3 CIE 1931-﹙X,Y,Z﹚系統………………………………… 33
3.2 色彩與調光控制…………………………………………… 34
3.3 Dimming-OFDM與實驗架構………………………………… 36
3.4 實驗與結果………………………………………………… 41
四、 未來發展:提升可見光通訊傳輸速率…………………… 63
五、 結論………………………………………………………… 68
參考文獻 ……………………………………………………………… 69
著作列表 ……………………………………………………………… 71

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[20] C.W. Chow, C.H. Yeh, Y.F. Liu, and P.Y. Huang, “Background Optical Noises Circumvention in LED Optical Wireless Systems Using OFDM”, IEEE Photonics Journal, vol.5, no.2, April 2013
[21] Y. C. Wang, Y. F. Liu, C. H. Yeh, and C. W. Chow," Reducing Noise Interference in Visible Light Communication by using NRZI code", Optics &; Photonics Taiwan, International Conference 2012, Dec. 2012.
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