[發(fā)明專(zhuān)利]基于副載波調(diào)制的可見(jiàn)光通信多址接入實(shí)現(xiàn)方法和系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410075682.2
• 申請(qǐng)日: 2014-03-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103929247A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 遲楠;王源泉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04B10/116
• 分類(lèi)號(hào): H04B10/116
• 代理公司: 上海正旦專(zhuān)利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于可見(jiàn)光通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多用戶可見(jiàn)光通信多址接入實(shí)現(xiàn)方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)、智能設(shè)備的迅速普及，使移動(dòng)數(shù)字終端的范疇發(fā)生革命性的變化，對(duì)接入網(wǎng)的帶寬要求越來(lái)越高。現(xiàn)今的接入技術(shù)雖然也在不斷的發(fā)展以適應(yīng)眾多用戶的需求，但光纖到戶“最后一里路”的困境，無(wú)線接入網(wǎng)頻譜資源的緊張，光載無(wú)線波（RoF）技術(shù)的不成熟和電磁輻射都制約接入速率的進(jìn)一步突破。因而需要開(kāi)發(fā)一種新的拓寬頻譜資源、綠色節(jié)能、可移動(dòng)的接入方式，可見(jiàn)光通信(VLC)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

可見(jiàn)光通信技術(shù)，是利用熒光燈或發(fā)光二極管等發(fā)出的肉眼看不到的高速明暗閃爍信號(hào)來(lái)傳輸信息的，將高速因特網(wǎng)的電線裝置連接在照明裝置上，插入電源插頭即可使用，其擁有眾多優(yōu)點(diǎn)，首先，由于白光對(duì)人眼的安全性，室內(nèi)白光LED燈的功率之和可以高達(dá)十瓦以上，這就使可見(jiàn)光通信具備了非常高的信噪比，為其高速通信打下了良好的基礎(chǔ)，非其他技術(shù)可比；其次，由于室內(nèi)表面對(duì)光的漫反射，即使在有遮擋的地方，也可以進(jìn)行高速率的通信；第三，由于白光不可穿透墻壁，甚至窗簾，因此可見(jiàn)光通信具有高度的保密性；第四，由于白光和射頻信號(hào)不相互干擾，所以它可以應(yīng)用在電磁敏感環(huán)境中，如機(jī)艙、醫(yī)院等；第五，由于頻譜無(wú)需授權(quán)即可使用，所以可見(jiàn)光通信應(yīng)用靈活，可以單獨(dú)使用，也可以作為射頻無(wú)線設(shè)備的有效備份。

可見(jiàn)光通信技術(shù)技術(shù)真正有影響力的開(kāi)創(chuàng)性研究開(kāi)始于2000年日本Keio大學(xué)。之后，可見(jiàn)光通信技術(shù)越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。可見(jiàn)光通信的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀可以從三個(gè)方面來(lái)說(shuō)明：首先是通信速率，其世界紀(jì)錄由德國(guó)的Heinrich?Hertz研究所保持。在2010年春季的OFC會(huì)議上，他們報(bào)道了基于OOK（On-Off?Keying）調(diào)制的230Mbits/s的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。同年7月，他們完成了基于正交頻分復(fù)用調(diào)制的513Mbits/s的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。其次是通信距離。由于可見(jiàn)光通信一般用于局域網(wǎng)，所以通信距離一般從幾米到數(shù)十米，但是也有長(zhǎng)距離通信的研究，一般用于交通信號(hào)燈和車(chē)輛之間的通信或燈塔等系統(tǒng)。這一記錄由日本于2008年10月創(chuàng)造，通信距離達(dá)2Km，通信速率為1024bits/s。最后是可見(jiàn)光網(wǎng)絡(luò)，2009年日本Keio大學(xué)實(shí)現(xiàn)了全雙工的100Mbits/s可見(jiàn)光局域網(wǎng)，其下行采用可見(jiàn)光，上行采用850nm的紅外波段，其通信距離約為3米。

相對(duì)于日本以及歐美，我國(guó)可見(jiàn)光通信領(lǐng)域的研究起步較晚，主要研究機(jī)構(gòu)有西安理工大學(xué)、浙江大學(xué)、暨南大學(xué)等。研究方向僅限于提高下行傳輸速率。為了提高傳輸性能，各種調(diào)制技術(shù)也引入到可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中。

然而可見(jiàn)光通信的多址接入目前還沒(méi)有成熟的解決方案，一般一個(gè)信道只容納一個(gè)用戶進(jìn)行通話，許多同時(shí)通話的用戶，互相以信道來(lái)區(qū)分，如何高效的支持多用戶通信，這就需要用到多址接入技術(shù)，它關(guān)系到系統(tǒng)容量、結(jié)構(gòu)、頻譜和信道利用效率以及系統(tǒng)復(fù)雜性。一般來(lái)講在無(wú)線通信中有三種不同的接入手段，當(dāng)以傳輸信號(hào)的載波頻率不同來(lái)區(qū)分信道建立多址接入時(shí)，稱(chēng)為頻分多址方式（FDMA）；當(dāng)以傳輸信號(hào)存在的時(shí)間不同來(lái)區(qū)分信道建立多址接入時(shí)，稱(chēng)為時(shí)分多址方式（TDMA）；當(dāng)以傳輸信號(hào)的碼型不同來(lái)區(qū)分信道建立多址接入時(shí)，稱(chēng)為碼分多址方式（CDMA）。由于可見(jiàn)光通信系統(tǒng)屬于光通信范疇，其特有的高帶寬特性使得頻分多址方式具有很大的優(yōu)勢(shì)，將傳輸帶寬劃分成正交的子載波集，通過(guò)將不同的子載波集分配給不同的用戶，可用帶寬資源可靈活的在不同終端之間共享，從而避免了不同用戶間的多址干擾，可以通過(guò)只將具有高信躁比的子載波分配給每個(gè)用戶來(lái)實(shí)現(xiàn)。分配給這多個(gè)用戶的子載波集中，子載波之間具有最大的不相關(guān)性，可以抑制多址干擾，而且信令的開(kāi)銷(xiāo)最小。

目前一些通用的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的調(diào)制方式還是直接調(diào)制，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，上述技術(shù)至少存在如下缺點(diǎn)：

現(xiàn)今的可見(jiàn)光系統(tǒng)直接調(diào)制方式不能有效的利用可見(jiàn)光系統(tǒng)中的頻帶資源，不能實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶之間的有效的帶寬分配，因而在高速可見(jiàn)光通信多址接入系統(tǒng)中的應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種可見(jiàn)光通信中多用戶通信實(shí)現(xiàn)方法和系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)有效的用戶帶寬分配和高速的多用戶接入。

本發(fā)明提出的基于副載波調(diào)制技術(shù)的可見(jiàn)光通信多址接入實(shí)現(xiàn)方法，具體步驟如下：

（1）首先，對(duì)各用戶的信號(hào)進(jìn)行多階編碼調(diào)制，以提高傳輸?shù)谋忍芈剩?