[發(fā)明專利]一種可見光通信的調(diào)制解調(diào)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011548002.6
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112769486A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊愷;卞建勇;麥強(qiáng);趙美玲;楊潤豐
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04B10/516;H04J11/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 陳偉斌

本發(fā)明提供的一種可見光通信的調(diào)制解調(diào)方法，通過將待發(fā)送信息序列處理實部正值信號、虛部正值信號、實部負(fù)值信號、虛部負(fù)值信號四組時域信號，并這四組時域信號分別進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并調(diào)制為對應(yīng)的光信號，在可見光信道中發(fā)射；最后由接收端進(jìn)行接收并將信號進(jìn)行還原，從光信號中還原出待發(fā)送信息序列。本發(fā)明提供的一種可見光通信的調(diào)制解調(diào)方法，通過將一個復(fù)數(shù)OFDM信號分解為四個分別帶有其實部正值、實部負(fù)值、虛部正值、虛部負(fù)值信息的“實”且“正”的信號，再利用可見光在自由空間中線性疊加和耦合的特性，大大提高傳輸速率和頻譜利用率，實現(xiàn)方式簡單，可用于各類高速可見光通信系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種可見光通信的調(diào)制解調(diào)方法。

背景技術(shù)

可見光通信利用發(fā)光二極管(Light-Emitting Diode，LED)發(fā)出高速明暗閃爍信號來進(jìn)行通信，具有傳輸數(shù)據(jù)率高、無輻射、頻譜使用無需授權(quán)、保密性強(qiáng)等優(yōu)點，與射頻通信形成優(yōu)勢互補(bǔ)。調(diào)制解調(diào)是可見光通信(Visible Light Communication，VLC)的關(guān)鍵技術(shù)和研究熱點，受LED物理特性制約，VLC系統(tǒng)采用“強(qiáng)度調(diào)制/直接檢測(IntensityModulation/Direct Detection，IM/DD)”作為其調(diào)制解調(diào)的方式，IM/DD實現(xiàn)的是光強(qiáng)度調(diào)制，要求電信號的值為“實”且“正”。傳統(tǒng)的脈沖調(diào)制簡單價廉，但傳輸速率和頻譜利用率均較低。為實現(xiàn)高速傳輸和高頻譜利用率，VLC系統(tǒng)在調(diào)制解調(diào)中引入了OFDM技術(shù)。

為實現(xiàn)高速傳輸和高頻譜利用率，VLC系統(tǒng)在調(diào)制解調(diào)中引入了OFDM技術(shù)?；跇O性來劃分，OFDM主要分為直流偏置光OFDM(DCO-OFDM)和單極性O(shè)FDM。單極性O(shè)FDM主要包括ACO-OFDM、Flip-OFDM、U-OFDM等。DCO-OFDM具有高頻譜效率和高速率，單極性O(shè)FDM只有DCO-OFDM的一半頻譜效率和速率，但自身高峰值平均功率比(PAPR)和LED的小線性工作范圍使得DCO-OFDM的非線性失真比單極性O(shè)FDM嚴(yán)重得多。為此，文獻(xiàn)[1]李建鋒，“高速可見光通信的調(diào)制關(guān)鍵技術(shù)研究”[D].北京郵電大學(xué),2015:59-77.提出PSO-OFDM技術(shù)，利用光信號空間疊加原理，將信號的極性分離后使用不同的LED發(fā)射，其頻譜利用率和速率與DCO-OFDM一樣高，并且其承受的非線性與單極性O(shè)FDM一樣低。為了進(jìn)一步提高頻譜利用率和速率，文獻(xiàn)[2]Anil Yesilkaya,Ertugrul Basar,Farshad Miramirkhani,“Optical MIMO-OFDM WithGeneralized LED Index Modulation”[J].IEEE Transactions on Communications,2017,65(8):3429-3441.提出的GLIM-OFDM技術(shù)，利用4×4的LED矩陣發(fā)送和接收OFDM中“實正、實負(fù)、虛正、虛負(fù)”四類信號。然而，各類信號之間存在干擾，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服現(xiàn)有的可見光通信系統(tǒng)中調(diào)制解調(diào)算法的傳輸速率和頻譜利用率均較低的技術(shù)缺陷，提供一種可見光通信的調(diào)制解調(diào)方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種可見光通信的調(diào)制解調(diào)方法，包括調(diào)制過程和解調(diào)過程，所述調(diào)制過程包括以下步驟：

S1：在發(fā)射端，將待發(fā)送的二進(jìn)制信息序列進(jìn)行預(yù)處理后，生成OFDM復(fù)數(shù)信號；

S2：將OFDM復(fù)數(shù)信號進(jìn)行實部和虛部的分離處理，得到實部信號和虛部信號；

S3：對實部信號、虛部信號分別進(jìn)行極性分離，得到實部正值信號、虛部正值信號、實部負(fù)值信號、虛部負(fù)值信號四組時域信號；

S4：將四組時域信號分別進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并調(diào)制為對應(yīng)的光信號，在可見光信道中發(fā)射；

所述解調(diào)過程包括以下步驟：