[發(fā)明專利]一種可見光通信中的發(fā)光二極管調(diào)整方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610054616.6
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105656553B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱義君;張海勇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍信息工程大學(xué)
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04B10/50;H04B7/04
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 王寶筠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及一種可見光通信中的發(fā)光二極管調(diào)整方法和裝置。

背景技術(shù)

在可見光通信(英文：Visible Light Communication，縮寫：VLC)領(lǐng)域，主要使用發(fā)光二極管(英文：Light Emitting Diode，縮寫：LED)作為發(fā)送端，光電二極管(英文：Photo-Diode，縮寫：PD)作為接收端，以實現(xiàn)光通信傳輸。為了提高傳輸速率，多采用并行的傳輸方式，例如在多輸入多輸出(英文：Multiple-Input Multiple-Output，縮寫：MIMO)系統(tǒng)中采用的并行結(jié)構(gòu)的LED陣列和PD陣列。通過陣列中多個LED燈的并行工作，可以有望將光通信傳輸速率提高到Tb/(s·mm²)。

傳統(tǒng)的LED陣列中LED數(shù)量較小，各個LED間距也比較大，限制了VLC-MIMO系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用，但是當(dāng)增加LED陣列中LED的數(shù)量，并減少LED陣列的體積時，將會導(dǎo)致PD的信道相關(guān)性很大，即PD陣列中的一個PD可以接收到多個LED發(fā)出的光，且接收到的多個LED的光強(qiáng)度相差不大，造成大量的信號干擾，例如圖1所示的情況，圖示的PD陣列所受到的信道相關(guān)性很大，從而導(dǎo)致無法或很難解析出光傳輸?shù)男盘枴?/p>

為了解決信道相關(guān)性大的問題，傳統(tǒng)的方式是在LED陣列和PD陣列之間增加光學(xué)器件例如凸透鏡或魚眼透鏡等，從而降低PD陣列的信道相關(guān)性。但是，增加的光學(xué)器件會導(dǎo)致成本高，而且額外的光學(xué)器件會導(dǎo)致MIMO系統(tǒng)的尺寸難以縮小到預(yù)期，不利于VLC-MIMO系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可見光通信中的發(fā)光二極管調(diào)整方法和裝置，使得調(diào)整完畢后的所述LED陣列對所述PD陣列產(chǎn)生的信道相關(guān)性相比未調(diào)整前降低，提升了通信速率。

本發(fā)明實施例公開了如下技術(shù)方案：

一種可見光通信中的發(fā)光二極管調(diào)整方法，應(yīng)用于MIMO系統(tǒng)中，所述MIMO系統(tǒng)中包括LED陣列和PD陣列，所述LED陣列中LED單元的數(shù)量與所述PD陣列中PD單元的數(shù)量相同，所述方法包括：

調(diào)整所述LED陣列中LED單元的傾斜角度；

在調(diào)整的過程中，實時計算所述LED陣列與所述PD陣列之間的N×N直流增益矩陣，所述直流增益矩陣中第i行，第j列的目標(biāo)元素的數(shù)值為所述LED陣列中第j個LED單元到所述PD陣列中第i個PD單元之間通信鏈路的直流增益，N為所述PD單元和所述LED單元的數(shù)量；

若所述直流增益矩陣中所述目標(biāo)元素的數(shù)值為第i行和第j列中數(shù)值最大的，且所述目標(biāo)元素在第j列中的干信比小于預(yù)設(shè)值，確定對所述LED陣列中第j個LED單元中的傾斜角度調(diào)整完畢。

可選的，所述LED陣列的LED單元和所述PD陣列的PD單元具有一一對應(yīng)關(guān)系。

可選的，所述目標(biāo)元素處于所述直流增益矩陣的主對角線上，所述主對角線為從所述直流增益矩陣的左上到右下的對角線。

可選的，將所述直流增益矩陣第j列中除了所述目標(biāo)元素外的N-1個元素數(shù)值的平方和作為第一數(shù)值，將所述目標(biāo)元素數(shù)值的平方作為第二數(shù)值；

將所述第一數(shù)值與第二數(shù)值的比值作為所述目標(biāo)元素在第j列中的干信比。

可選的，對所述LED陣列中LED單元調(diào)整的傾斜角度小于LED單元的最大發(fā)光角度。

一種可見光通信中的發(fā)光二極管調(diào)整裝置，應(yīng)用于MIMO系統(tǒng)中，所述MIMO系統(tǒng)中包括LED陣列和PD陣列，所述LED陣列中LED單元的數(shù)量與所述PD陣列中PD單元的數(shù)量相同，所述裝置包括：

調(diào)整單元，用于調(diào)整所述LED陣列中LED單元的傾斜角度；

計算單元，用于在調(diào)整的過程中，實時計算所述LED陣列與所述PD陣列之間的N×N直流增益矩陣，所述直流增益矩陣中第i行，第j列的目標(biāo)元素的數(shù)值為所述LED陣列中第j個LED單元到所述PD陣列中第i個PD單元之間通信鏈路的直流增益，N為所述PD單元和所述LED單元的數(shù)量；

確定單元，用于若通過所述計算單元計算得到所述直流增益矩陣中所述目標(biāo)元素的數(shù)值為第i行和第j列中數(shù)值最大的，且所述目標(biāo)元素在第j列中的干信比小于預(yù)設(shè)值，確定對所述LED陣列中第j個LED單元中的傾斜角度調(diào)整完畢。

可選的，所述LED陣列的LED單元和所述PD陣列的PD單元具有一一對應(yīng)關(guān)系。

可選的，所述目標(biāo)元素處于所述直流增益矩陣的主對角線上，所述主對角線為從所述直流增益矩陣的左上到右下的對角線。