[發(fā)明專利]一種室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中支持亮度調(diào)節(jié)的調(diào)制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510093327.2
• 申請(qǐng)日: 2015-03-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104753595B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜明;劉晶;趙春明;梁霄;黃鶴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/116
• 分類號(hào): H04B10/116;H04B10/50;H04B10/556
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 黃成萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中支持亮度調(diào)節(jié)的調(diào)制方法，屬于可見(jiàn)光通信技術(shù)。

背景技術(shù)

可見(jiàn)光通信技術(shù)近年來(lái)逐漸成為通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。可見(jiàn)光通信技術(shù)是指利用可見(jiàn)光波段的光作為信息載體，不使用光纖等有線信道的傳輸介質(zhì)，而在空氣中直接傳輸光信號(hào)的通信方式。LED可見(jiàn)光通信是基于可見(jiàn)光發(fā)光二極管比熒光燈和白熾燈切換速度快的特點(diǎn)，利用配備LED的室內(nèi)外大型顯示屏、照明設(shè)備、信號(hào)器和汽車前尾燈等發(fā)出的用肉眼觀察不到的高速調(diào)制光波信號(hào)來(lái)對(duì)信息調(diào)制和傳輸，然后利用光電二極管等光電轉(zhuǎn)換器件接收光載波信號(hào)并獲得信息。

光通信可以和照明系統(tǒng)相結(jié)合，提供高速率的通信以滿足人們?cè)谑覂?nèi)使用手機(jī)，筆記本電腦等電子設(shè)備的需求，同時(shí)可以節(jié)約能源，對(duì)人體沒(méi)有損害。支持照明亮度調(diào)節(jié)是可見(jiàn)光通信關(guān)于能量效率的一個(gè)重要考慮，當(dāng)使用者調(diào)節(jié)光源的時(shí)候，通信應(yīng)當(dāng)能夠維持。人眼感應(yīng)低亮度的光時(shí)，會(huì)增大瞳孔允許更多的光進(jìn)入，這使得通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)支持一個(gè)大范圍的亮度調(diào)節(jié)。一般有兩種方法來(lái)控制系統(tǒng)發(fā)送端的照明亮度：一是改變發(fā)送符號(hào)的幅度，二是改變發(fā)送符號(hào)序列中‘1’的個(gè)數(shù)和‘0’的個(gè)數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15.7采用的是第二種方法，一幀符號(hào)中固定一定長(zhǎng)度的符號(hào)用來(lái)發(fā)送OOK(開(kāi)關(guān)鍵控調(diào)幅體制)調(diào)制符號(hào)，剩余的符號(hào)不用來(lái)發(fā)送信息，通過(guò)發(fā)送某個(gè)數(shù)量的‘1’和‘0’來(lái)保持一幀符號(hào)的占空比。可見(jiàn)，標(biāo)準(zhǔn)中的調(diào)制方案帶來(lái)了一定的冗余度。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中調(diào)制方案的缺陷，本發(fā)明提供一種室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中支持亮度調(diào)節(jié)的調(diào)制方法，采用混合MPPM調(diào)制技術(shù)，在支持亮度調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，充分利用標(biāo)準(zhǔn)中調(diào)制方案的冗余符號(hào)，以提供更優(yōu)的誤碼率性能。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中支持亮度調(diào)節(jié)的調(diào)制方法，在室內(nèi)固定位置布置LED燈和接收設(shè)備，且LED燈對(duì)準(zhǔn)接收設(shè)備的光檢測(cè)器，設(shè)定LED燈的峰值發(fā)射功率為固定值，通過(guò)采用混合MPPM調(diào)制、盲檢測(cè)技術(shù)和MPPM解調(diào)器，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的誤碼率性能；所述混合MPPM調(diào)制具體為：對(duì)于某一照明亮度等級(jí)，在一幀數(shù)據(jù)中，部分?jǐn)?shù)據(jù)采用n-MPPM調(diào)制，剩余數(shù)據(jù)采用(n+1)-MPPM調(diào)制，N-MPPM調(diào)制表示從M個(gè)時(shí)隙中選取N個(gè)時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，1≤N<M，以N表示n或n+1；具體包括如下步驟：

(1)根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)中對(duì)照明亮度控制范圍的需求，選取參數(shù)M，這樣混合MPPM調(diào)制支持的照明亮度范圍為

(2)根據(jù)選定的M，每個(gè)N-MPPM調(diào)制符號(hào)可以表示最多比特符號(hào)的信息，在支持照明亮度范圍相同的前提下，采用混合MPPM調(diào)制的傳輸效率至少和OOK調(diào)制加冗余符號(hào)的調(diào)制方式相等；

(3)對(duì)于某一照明亮度等級(jí)P，有則對(duì)應(yīng)該照明亮度等級(jí)P，在一幀數(shù)據(jù)中，采用n-MPPM調(diào)制的數(shù)據(jù)比例為a，采用(n+1)-MPPM調(diào)制的數(shù)據(jù)比例為b，滿足：a+b＝1，a＝1-P×M+n，b＝P×M-n；設(shè)一幀數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，經(jīng)過(guò)混合MPPM調(diào)制后的符號(hào)包含S個(gè)混合MPPM調(diào)制符號(hào)，則應(yīng)當(dāng)滿足S×amodT＝0和S×bmodT＝0，T≥100，T≥100，T表示接收端盲檢測(cè)時(shí)做一次能量累加的符號(hào)數(shù)，T越大結(jié)果越精確；

(4)根據(jù)步驟(3)中的方法，計(jì)算各個(gè)照明亮度等級(jí)下的每種N-MPPM調(diào)制符號(hào)在整個(gè)混合MPPM調(diào)制符號(hào)中所占的比例；發(fā)射端根據(jù)當(dāng)前的照明亮度等級(jí)，采用對(duì)應(yīng)的混合MPPM調(diào)制方式進(jìn)行調(diào)制，在調(diào)制過(guò)程中，N-MPPM調(diào)制符號(hào)和比特符號(hào)的映射方式滿足格雷準(zhǔn)則，以提高接收端的性能；

(5)采用交織器對(duì)混合MPPM調(diào)制后產(chǎn)生的N-MPPM調(diào)制符號(hào)進(jìn)行交織，通過(guò)發(fā)射端發(fā)送，通過(guò)接收端接收，再采用解交織器對(duì)N-MPPM調(diào)制符號(hào)進(jìn)行解交織；

(6)對(duì)解交織后的每連續(xù)T個(gè)混合MPPM調(diào)制符號(hào)做能量的累加，若T個(gè)混合MPPM調(diào)制符號(hào)能量累加得到的總能量E介于和之間，則判定這T個(gè)混合MPPM調(diào)制符號(hào)采用的是N-MPPM調(diào)制方式，按照N-MPPM調(diào)制方式解調(diào)；其中e表示一個(gè)1-MPPT調(diào)制符號(hào)的能量。

有益效果：本發(fā)明提供的室內(nèi)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中支持亮度調(diào)節(jié)的調(diào)制方法，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具備如下優(yōu)勢(shì)：

1、本發(fā)明提供的調(diào)制方法能夠充分利用發(fā)送端的信號(hào)能量，當(dāng)支持大范圍的亮度調(diào)節(jié)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)中OOK調(diào)制加冗余符號(hào)的方案會(huì)引入大量的冗余符號(hào)，能量利用率低；

2、在良好的通信條件下，本發(fā)明提供的調(diào)制方法可犧牲部分BER性能，帶來(lái)更高的傳輸速率；