[發明專利]脈沖和OFDM雙重數據調制方法

在審

• 申請號: 200910201114.1
• 申請日: 2009-12-15
• 公開（公告）號: CN101710890A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 樊凌濤
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體涉及的是利用照明LED實現短距通信時的一 種脈沖和OFDM的雙重數據調制和解調的裝置及方法。

背景技術

基于照明LED的可見光通信是一種新興的短距無線通信方式，有望取代或者 補充當前的短距RF無線通信技術，以提高通信速率、降低成本和環境的電磁輻 射。目前，已經初步證實了不同環境下使用照明用LED通信的可行性，其中包括 在室內和智能交通中的應用。

通信的重要技術方面之一是對通信數據信號的調制。針對不同通信體制和應 用需求，廣義地講，采用的調制方式有各種脈沖調制(PM)、QAM(正交幅度調制) 調制、OFDM(正交頻分復用)調制以及CDMA(碼分多址)等。有效的調制方式 對通信系統的數據傳輸速率、容量和質量有很大的影響。

脈沖調制是一種比較簡的調制方式，在有線的基帶通信系統中常用，其中一 種就是OOK(開關鍵控)調制。OFDM調制是一種有效消除信道多徑延遲影響的多 載波調制方式，其應用有越來越廣泛的趨勢，已經成功應用在xDSL(數字用戶 線)寬帶接入系統和無線局域網標準IEEE802.11a中，并有可能應用在未來的多 種無線通信系統。

可見光的波段在400nm到700nm之間，用作照明的大功率白光LED將是未 來實現可見光通信的主體。常規的白光LED有兩類：單芯片和多芯片，這是兩種 不同的實現技術。單芯片技術采用一個單色波段的LED激勵黃色或者紅色和綠色 混合的熒光粉發出混合色的光，常用的激勵光源是藍光LED(或者紫外LED)。因 此，單芯片白光LED的光譜特性截然分為冷色的藍光和紅黃色的暖色光兩部分。 在圖1中示出了一個典型的單芯片白光LED的光譜曲線，作為激勵光源的藍光光 譜大約在420nm-460nm范圍，熒光粉發光的暖色光光譜大約在500nm-750nm范 圍。多芯片的白光LED由三基色光的LED構成。目前，由于照明時的功率需求， 大多數白光LED采用單芯片的結構，而多芯片結構的白光LED多用于功率要求不 太高但色彩質量要求較高的場合，如顯示屏等。

上述模式的單芯片LED，藍光屬于半導體性質，是直接電驅動，所以響應比 較快，有很高的帶寬。而熒光粉屬于二次響應，速度較慢，帶寬較窄。因此，當 用LED進行通信時，存在一個不同光譜的光在響應速度上的差異。

目前對可見光通信的研究，采用的調制方式有OOK方式、PWM方式、CDMA 方式(如Tim?C.W.Schenk，“Optical?Wireless?CDMA?Employing?Solid?State Lighting?LEDs”)、OFDM方式(如Hany?Elgala，“Indoor?Broadcasting?via?White?LEDs and?OFDM”)等。鑒于可見光照明LED發射光的非相干性和單極性，通常認為 OOK方式可能是實現比較簡單又能夠達到一定速率的較實用的調制方式，而OFDM 則是比較復雜但能夠在非相干波上實現多載波高速傳輸的調制形式。

如果只用一個光接收機接收全光譜頻段的光，那么通信系統的帶寬決定于慢 響應的暖色光。目前大多數的研究，針對就是這一種情況，系統能夠實現的帶寬 大概在10MHz左右。另外也有研究單獨針對藍色光部分的快速響應特性，如在 Hoa?Le?Minh的論文“100-Mb/s?NRZ?Visible?Light?Communications?Using?a Postequalized?White?LED”和S.C.J.Lee的論文“Discrete?Multitone?for?Novel Application?Areas?of?Optical?Communications”中，采用了藍色濾光片濾除掉了 慢速暖色光，從而在簡單的OOK調制下或者在OFDM調制下達到了很高的數據傳 輸速率。但是，這種方法顯然無法用到藍色光之外的大部分光的能量，而這部分 光在采用OFDM調制時，也能夠達到大約同樣量級的數據傳輸速率。