[發明專利]基于LED通信的車載通信系統

有效

• 申請號: 202011338466.4
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112564797B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 陳勇;任治淼;劉煥淋;吳志倩;胡陳毅
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04W4/44;H04W4/46
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 陰知見

本發明涉及一種基于led通信的車載通信系統，屬于通信技術領域。包括整流電路、日光噪聲分量濾除模塊、帶通濾波模塊、信號放大電路、中央處理器、執行機構。將此系統布置到汽車上能實現對車輛運行狀態數據的實時采集、發送、接收與還原，并能通過數據終端將交通信息實時向駕駛員顯示。最后針對LED通信特性設計了針對于十字路口與擁堵路段的低速車輛運動且頻譜需求大的場景進行了LED通信執行判決機制、LED帶寬資源分配機制、網絡水平與垂直切換機制的設計，以保證在射頻通信資源緊張導致通信質量下降的情況下LED通信能作為有效的補充方案來滿足密集的頻譜需求。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，涉及基于LED通信的車載通信系統。

背景技術

目前車聯網通信通常采用藍牙、無線通信等技術，由于道路交通所處環境的復雜性，如車輛擁堵時通訊車輛聚集，使用上述射頻通信系統容易因為通信區域內頻譜資源緊張導致通信質量下降或信號干擾。LED具有功耗低、壽命長、尺寸小、無污染等優點被視為第四代節能環保型產品。同時基于LED的可見光通信具有通信速率高、頻譜資源豐富、靈敏度高、無電磁干擾等優點，基于LED通信的車輛通信系統可以達到高通信速率、低誤碼率、高可靠性、提升通信質量等優點，不僅可應用于高速公路上前后車輛狀況信息互通，而且可應用于市區擁堵路段等通信用戶聚集、通信需求量大、路況復雜的場所，是一種新的無線光通信技術。

本發明基于LED通信，結合車聯網技術中信號傳輸環節進行拓展應用，充分利用行駛車輛與路燈上的照明設備——LED光源，將LED通信系統的發射端與車輛加載的光電傳感器接收端進行信號傳輸，由車輛前照燈與尾燈改為大功率可調制LED光源，完成對自身車輛情況信息的傳輸；以及路燈光源加載交通部門有關交通信息對所有車輛進行廣播傳輸；系統利用LED通信傳輸控制信號，例如利用語音信號傳輸交通新聞，或通過數據信號傳輸進行車況、路況通信，達到良好通信體驗與照明的目的。同時本發明提出的基于LED通信的車輛通信系統也為車聯網應用提供了一種新的技術手段與實現方式。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于LED通信的車載通信系統。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明提出的基于LED通信的車聯網通信系統的主要內容如下：

(一)基于LED通信的信號接收系統

由于室外通信的信號信息混雜的情況，需要對接收端進行降噪濾波處理以實現對接收信號的解調去噪，達到信號的完整還原的目的，接收端光電傳感器在室外通信時會受到外部干擾的影響，主要為自然光照影響，一般外部光線在一天中的變化幅度在0-100000Lux(勒克斯)之間，車輛前后照明燈亮度范圍一般分別為2000-5000Lux、12000-20000Lux之間，自然光噪聲對于光信號而言具有很大的倍數，導致接收端接收到的光信號幅度會隨外界光照變化有很大的波動。

車載LED通信通過直射光信號進行數據傳輸，其中PD處接收光功率為：

P_t＝h(0)p_t

其中，P_t為發射功率，H(0)為信道直流增益，在LED滿足朗伯輻射模型的前提下可以分解為：

其中，m為光源輻射模式，A為PD接收面積，d為收發端直線距離，Ψ是入射角，是出射角，T_s(ψ)為接收端濾波器增益，g(ψ)為聚光器增益，ψ_c為接收機視場角。

光源輻射模式可以表示為：

φ_1/2為半功率角。

集光器增益可以表示為：