Matlab白光LED可见光通信系统研究仿真(5)
图2.6 接收端功能框图
信噪比（SNR）是光接收部分存在各种噪声源，白光LED瞬时发射光功率不可能为负值，所以LED端输入电信号为非负，其值可表示为
（2.1）
这里Pt表示发射光平均功率，Am为正弦曲线幅度(Am≤1)。可见光通信接收机系统前端的主要噪声是前置放大电路等引入的电路噪声和电流引起的散弹噪声。通信系统在传输速率Rb时的PIN接收部分的信噪比可由式2.2计算：
2.3.2 室内可见光接收数据分析
无线光通信系统通常采用的是光强度调制和直接检测技术。在发射端，数据经过编码后转化的电信号加载到白光LED的驱动电路上，数据被转换到光载波的光强上。在接收端，光强度信号被终端设备的光电探测器转换为电信号，并经过解调后转换为原始的数据。为后文的仿真铺陈基础。
发射端发射的信号波形X（t）为白光LED的瞬时光强度值，接收信号波形Y（t）为探测器内瞬时的光电流值。发射端经白光LED输出的信号可表示为:
(2.3)
其中P指发射光平均功率，A为正弦曲线幅度。
由于室内总会存在背景光，因此，用Pa表示背景光功率，则探测器接收到的光功率为：
(2.4)
其中P‘a为探测器探测到的信号光平均功率。
根据光强度与光照度的关系，光电探测器的有效接收面积为Af，光电探测器处白光LED的辐照度为I1，则探测器接收到的信号光功率可以表示为：
(2.5)
光探测器灵敏度为R，则光电转换电流为：
（2.6)
该点的接收功率为：
Pa为发射功率，H(0)表示信道直流增益。则H(0)为:
式中m为光源的辐射模式,Af为光电二极管PD探测器有效接收面积，d是发射端与接端之间的距离，ψ是入射角，φ为发射角，TS(ψ)是光滤波器增益，g(ψ)是光聚能器增益,ΨC是接收机FOV（Field of View）。光源辐射模式m可以表示为：
光聚能器g(ψ)可以表示为式2.10（其中n为反射率）[36]：
设噪声是附加高斯白噪声，在光学信道中，散粒噪声（signal shot noise）对于传送信息的质量具有很大的影响 ，理想的信号应该包括一个时变的散粒噪声过程，大概每比特104—105个光子。但是，在我们的信道模型中，既使接收器使用窄频带光学过滤器，四周的强度大的光照射探测器会导致产生的散粒噪声达到107—108个光子/比特。所以，我们可以忽略那些被信号引起的散粒噪声并且把此模型中的由于四周光照射而产生的散粒噪声看作一个高斯过程[42]。当接收器周围没有光源时，现在的主要噪声源是接收器的前置放大器噪声，这种噪声是独立于信号过程的并且也可以看成高斯白噪声。同样的室内可见光无线信道可以模拟为如下公式：
（2.11）
Y(t)代表接收机处信号电流，X(t)是发射的光脉冲，N(t)是用在信道中添加高斯白噪声（AWGN）的方法模拟的噪声, 表示卷积。噪声N(t)出现在电光转换信号X(t)中。R代表用户终端机上光电二极管的光电转换效率。室内可见光通信与普通的无线电通信有些不同，信道输入为瞬时光强度，信道的输入非负：
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