[發明專利]基于OFDM調制編碼和分頻接收的可見光通信系統及方法

有效

• 申請號: 201310343233.7
• 申請日: 2013-08-07
• 公開（公告）號: CN103414514A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 楊超;楊奇;楊鑄
• 申請（專利權）人: 武漢郵電科學研究院
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04L27/26
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 魏殿紳;龐炳良

1.一種基于OFDM調制編碼和分頻接收的可見光通信系統，包括發送端和接收端，其特征在于：所述發送端包括依次連接的第一數字信號處理器（1）、數模轉換器（2）、LED驅動電路（3）和單芯片LED（4），接收端包括凸透鏡（5）、二向分束器（6）、第一光電探測器（7）、第二光電探測器（8）、第一模數轉換器（9）、第二模數轉換器（10）和第二數字信號處理器（11），凸透鏡（5）通過空間光路與二向分束器（6）相連，二向分束器（6）通過空間光路分別與第一光電探測器（7）、第二光電探測器（8）相連，第一光電探測器（7）通過第一模數轉換器（9）與第二數字信號處理器（11）相連，第二光電探測器（8）通過第二模數轉換器（10）與第二數字信號處理器（11）相連；

在發送端，第一數字信號處理器（1）對傳輸數據進行特定的OFDM編碼：可見光包括藍光和黃光，假設黃光可用帶寬的截止頻率為f1，藍光可用帶寬的截止頻率為f2，單位為赫茲，將單芯片LED（4）可使用的頻段分為低頻段和高頻段：低頻段為0-f1，高頻段為f1-f2，單位為赫茲，將原始數據分為兩路信號，采用相同的采樣率分別對兩路信號進行獨立的OFDM編碼，該采樣率的數值與f2的數值相同，單位為采樣點/秒，并且每個符號也包含同樣多的子載波個數N，N為2的正整數次冪，使得這兩路獨立信號仍然保持正交性，不同在于：一路信號OFDM編碼僅填充低頻段部分，而另一路信號OFDM編碼僅填充高頻段部分；第一數字信號處理器（1）完成OFDM編碼后，在保證低頻段信號調制深度的條件下，調整低頻段和高頻段兩個頻段上OFDM可見光信號的功率譜大小，使高頻段功率譜大于低頻段功率譜，第一數字信號處理器（1）完成能量分配后，將兩段獨立的信號疊加后輸出，第一數字信號處理器（1）輸出的數字信號經過數模轉換器（2）變成模擬的電信號，數模轉換器（2）的采樣率的數值與f2的數值相同，單位為采樣點/秒，該模擬信號經LED驅動電路（3）放大后直接輸出給單芯片LED（4）進行調制，單芯片LED（4）產生攜帶調制信號的信息的光信號：單芯片LED（4）中含有熒光粉，單芯片LED（4）對兩段獨立的模擬的電信號同時進行光電轉換，直接輸出藍光信號，一部分藍光信號入射到單芯片LED（4）的熒光粉中，該部分藍光信號變成黃光信號，熒光粉濾除黃光信號中的高頻部分，僅保留黃光信號中的低頻部分，另一部分藍光信號與該黃光信號合成白光信號，單芯片LED（4）將白光信號發送出去，進行可見光信號的傳輸；

在接收端，對可見光信號進行接收解調：首先使用凸透鏡（5）對接收到的白光信號進行匯聚，得到白光信號，匯聚的白光信號通過二向分束器（6），二向分束器（6）將白光信號分成黃光信號和藍光信號，使得藍光完全反射，黃光完全透射，這時黃光信號攜帶主要低頻段信號，藍光信號攜帶主要高頻段信號，黃光信號進入第一光電探測器（7）進行光電轉換，藍光信號進入第二光電探測器（8）進行光電轉換，第一光電探測器（7）輸出的模擬信號進入第一模數轉換器（9）進行模數轉換，第二光電探測器（8）輸出的模擬信號進入第二模數轉換器（10）進行模數轉換，第一模數轉換器（9）、第二模數轉換器（10）的采樣率的數值均為f2的數值的整數倍，單位均為采樣點/秒，從而完成模擬信號的接收過程；最終第一模數轉換器（9）、第二模數轉換器（10）輸出的數字信號進入第二數字信號處理器（11）分別進行OFDM數字解調，對黃光頻段，OFDM數字解調完成后僅取低頻段信號為有效信號，恢復原始信號；對藍光頻段，OFDM數字解調完成后僅取高頻段為有效信號，恢復原始信號，完成可見光的接收；第二數字信號處理器（11）進行OFDM數字解調時，采樣率的數值均與f2的數值相同，單位均為采樣點/秒，符號的子載波個數為N。

2.如權利要求1所述的基于OFDM調制編碼和分頻接收的可見光通信系統，其特征在于：所述第一數字信號處理器（1）對低頻段信號進行調制編碼的階數大于對高頻段信號進行調制編碼的階數。

3.如權利要求2所述的基于OFDM調制編碼和分頻接收的可見光通信系統，其特征在于：所述第一數字信號處理器（1）對低頻段信號進行調制編碼的階數比對高頻段信號進行調制編碼的階數大2～4階。

4.如權利要求1至3中任一項所述的基于OFDM調制編碼和分頻接收的可見光通信系統，其特征在于：所述第一數字信號處理器（1）調整低頻段和高頻段兩個頻段上OFDM可見光信號的功率譜大小，使高頻段功率譜大于低頻段功率譜4～6db。