Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Information Science of Electromagnetic Waves (MoE), Fudan University, Shanghai 200433, China
2 Peng Cheng Laboratory, Shenzhen 518038, China
In this Letter, we propose and experimentally demonstrate a lens-free wavefront shaping method that utilizes synchronized signal block beam alignment and a genetic algorithm (SSBGA) for a diffuse non-line-of-sight (NLOS) visible light communication (VLC) system. The proposed method effectively controls the position and mobility of visible light beams by partitioning spatial light modulator pixels and manipulating beams to converge at distinct spatial positions, thereby enhancing wavefront shaping efficiency, which achieves a significant 23.9 dB optical power enhancement at +2 mm offset, surpassing the lens-based continuous sequence (CS) scheme by 21.7 dB. At +40° angle, the improvement reaches up to 11.8 dB and 16.8 dB compared to the results with and without lens-based CS, respectively. A maximum rate of 5.16 Gbps is successfully achieved using bit-power loading discrete multi-tone (DMT) modulation and the proposed SSBGA in an NLOS VLC system, which outperforms the lens-based CS by 1.07 Gbps and obtains a power saving of 55.6% during the transmission at 4 Gbps. To the best of our knowledge, this is the first time that high-speed communication has been realized in an NLOS VLC system without a lens.
non-line-of-sight, lens-free wavefront shaping visible light communication 
Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 020603
作者单位
摘要
中国人民解放军战略支援部队信息工程大学信息系统工程学院,河南 郑州 450001
针对室内可见光通信的通照一体需求,为实现高效数据通信和调光控制相结合,在多层非对称裁剪光正交频分复用(LACO-OFDM)信号分时正负叠加调光方法的基础上,通过在LACO-OFDM信号上叠加一个经过设计的周期信号来产生叠加的LACO-OFDM(SLACO-OFDM)信号,可以在不引入额外干扰的情况下,降低多层信号的峰均功率比。再利用正负SLACO-OFDM信号按比例结合的方式来实现混合调光。分析了通信和调光约束条件下,层间功率比例因子和混合比例因子的设置方法。提出的混合SLACO-OFDM具有更小的峰均功率比,充分利用了发光二极管(LED)整个动态范围。仿真结果表明,提出的调制方法相对于传统的多层传输方式可以获得更好的误码率性能,相对于常见调光调制方式可以获得更高的频谱效率。
光通信 可见光通信 调光控制 峰均功率比 混合多层调制 optical communications visible light communication (VLC) dimming control peak-to-average-power ratio hybrid multilayer modulation 
中国激光
2024, 51(2): 0206001
作者单位
摘要
1 中国农业大学 信息与电气工程学院, 北京 100083
2 北京信息科技大学 机电工程学院, 北京 100083
3 北京邮电大学 信息与通信工程学院, 北京 100083
为了降低室内电力线通信和可见光通信(PLC-VLC)系统的复杂度并提高系统的稳定性, 提出一种改进的基于正交频分复用(OFDM)的PLC-VLC混合网络系统, 通过改进双PLC调制器和发光二极管(LED)结构, 降低传统混合网络系统的复杂度。搭建了PLC-VLC混合系统的仿真平台, 对系统中信号的频谱图、眼图和误码率性能进行仿真分析。仿真结果表明, 所提改进的基于OFDM的PLC-VLC混合网络系统中电信号与光信号转换基本不失真, 信号传输准确率较高, 系统性能良好。
可见光通信 电力线通信 混合网络 正交频分复用 visible light communication, power line communicat 
光通信技术
2023, 47(6): 0001
作者单位
摘要
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093
为了消除可见光通信系统中多小区和多用户信号干扰,提出一种基于正交频分多址(OFDMA)的多小区协作可见光通信系统二维功率分配算法。首先,根据信道情况,采用OFDMA多小区协作资源分配算法给信道情况差的用户分配更高的功率;然后,根据信道信息求解共照区域用户多个协作发光二极管(LED)的发送功率比,得到最优的目标叠加星座。仿真结果表明:与平均功率分配算法相比,一维功率分配算法误码率性能平均提升了16%;与一维功率分配算法相比,二维功率分配算法误码率性能平均提升了10%。
可见光通信 协作资源分配 功率分配 多小区 多用户 正交频分多址 visible light communication, coordinated resource 
光通信技术
2023, 47(5): 0006
作者单位
摘要
中国农业大学 信息与电气工程学院,北京 100083
为了提高可见光通信(VLC)/WiFi异构网络中的资源利用率,提出了一种动态比例公平(PF)算法。该算法通过引入补偿因子α来优化用户的优先级。首先,理论推导了VLC/WiFi异构网络的吞吐量、资源利用率和公平性指数等关键性能指标;然后,使用Matlab软件进行仿真,构建了一个VLC/WiFi异构网络系统;最后,将动态PF算法、PF算法以及最大载干比(Max C/I)算法在吞吐量、资源利用率、公平性以及访问延迟概率等方面的性能进行了对比。仿真结果表明:动态PF算法的吞吐量高于PF算法,并且远高于Max C/I算法;这3种算法的资源利用率均较高,均不低于0.96;动态PF算法的公平性指数约为0.97,优于其它2种算法,并且访问延迟概率较低。
可见光通信 无线保真 异构网络 比例公平算法 visible light communication, wireless fidelity, he 
光通信技术
2023, 47(5): 0001
作者单位
摘要
江苏第二师范学院 物理与信息工程学院, 江苏 南京 210013
为克服时分复用技术中需要时钟同步和频分复用系统不够灵活的问题,提出了一种基于码分复用技术的高精度可见光定位算法。算法在异步场景下实现了码元同步和可见光定位的过程,仿真结果表明,在覆盖房间80%以上的区域时,算法的平均定位误差为6.9cm,最大定位误差为11cm,适用于绝大多数室内基于位置信息的服务。此外,分析了系统定位精度与接收机视场角及接收机离地高度的关系,在一定范围内,接收机视场角越大,系统的定位性能越差; 接收机的离地高度越大,系统的定位性能越好。
应用光学电子学 码分复用 可见光通信 室内定位技术 码元同步 applied optoelectronics CDMA visible light communication indoor positioning technology symbol synchronization 
光学技术
2023, 49(5): 609
作者单位
摘要
江苏商贸职业学院 电子与信息学院, 江苏 南通 226000
针对基于接收信号强度的可见光通信系统室内定位精度低的问题, 提出一种基于深度神经网络的可见光通信系统室内定位方法。方法采用可见光信道估计技术进行室内距离测量, 以解决接收信号强度稳定性与可靠性不足的问题。此外, 设计了深度神经网络在离线阶段学习光电二极管距离向量的分布特性, 以避免光信号不稳定导致误差升高的问题.在线上阶段基于多距离向量对目标进行定位, 可在满足时间效率要求的情况下提高定位精度。仿真结果表明, 在室内场景下, 该方法的平均定位精度优于传统三角定位法与基于接收信号强度的定位方法。
可见光通信 接收信号强度 室内距离测量 光信道估计 深度神经网络 室内定位 visible light communication received signal strength indoors distance measurement optical channel estimation deep neural networks indoors positioning0 引 言 
光学技术
2023, 49(4): 452
作者单位
摘要
长春理工大学 空间光电技术国家地方联合工程研究中心,长春 130022
受水下湍流及水体生物的影响,通信发射光源易产生指向的不确定性,严重增加水下无线光通信的建链难度。针对这一问题,设计了一种基于伺服系统的水下无线光通信系统,该系统基于二维光电转台实现捕获不确定区域扫描,结合CMOS相机实现通信光轴的大视场捕获,最终实现水下无线光通信链路建立。通过实验验证了方案的可行性并对通信单元及伺服单元进行性能测试。实验结果表明,所搭建的系统能够在8.2 s内完成通信光斑的捕获对准,并在通信误码率为1×10-6的情况下,实现50 Mbps的峰值通信速率。
光通信 水下可见光通信 动态通信 伺服系统 光斑对准 Optical communication Underwater visible light communication Dynamic communication Servo system Spot aiming 
光子学报
2023, 52(11): 1106001
作者单位
摘要
1 上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海 200240
2 重庆前卫科技集团有限公司,重庆 401121
在水下移动可见光通信系统中,当传输距离改变时,因水具有较大固有吸收,接收光功率会发生显著变化。文章提出了一种基于增益反馈控制(GFC)的水下移动可见光通信技术,拓展了通信距离和视场角(FOV)的动态范围。在移动速度为0.13 m/s条件下,实现了通信距离0.9~5.2 m任意可调速率5.0 Mbit/s、像素为800×600且帧率(FPS)不为零的实时双工视频传输。与没有使用GFC方法的系统相比,其通信距离和FOV的动态范围分别增长了5.3和2.8倍。为了进一步验证该系统的性能,文章还测试了不同移动速度下系统的平均闪烁指数、数据传输中断概率及误码率(BER)。在通信距离的动态范围内,随着移动速度增大,平均闪烁指数及BER相应增大,但即使移动速度达到系统可实现的最大速度0.83 m/s时,通信仍未中断,说明该系统具有良好的鲁棒性,在水下移动可见光通信领域具有良好的应用前景。
可见光通信 移动通信 视频通信 动态范围 visible light communication mobile communication video communication dynamic range 
光通信研究
2023, 49(4): 68
作者单位
摘要
常州工学院 光电工程学院, 江苏 常州 213032
为了提高现行室内可见光定位系统的定位精度,提出考虑噪声干扰的动态惯性权重及认知因素的改进型粒子群算法。首先,将决定定位精度的欧式距离转换为目标函数最小值优化问题; 其次,利用惯性权重动态赋值,增强粒子群算法初期的全局搜索能力和后期的局部搜索能力; 然后,利用正弦函数使得个体认知因素值非线性地减小,利用余弦函数使得群体认知因素值线性地增加,以进一步提升定位精度; 最后,通过仿真与实验测试对所提定位算法进行验证。仿真测试结果表明,在5m×5m×3m和5m×4m×3m两种定位模型中,在0,0.5,1.0和1.5m四个高度平面的空间定位平均误差分别为0.65和0.54cm; 实验结果显示,在搭建的1m×1m×0.8m和1m×0.8m×0.8m室内空间中的平均定位误差分别为2.67和1.81cm。
可见光通信 室内定位 动态惯性权重 改进型粒子群算法 visible light communication indoor positioning dynamic inertia weight improved particle swarm optimization algorithm 
半导体光电
2023, 44(5): 729

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