本发明专利技术提供一种可见光的数据传输方法和系统,包括:对输入的m个信息数据流进行CDMA调制和扩频,并生成电信号,其中m大于等于2;进行直流偏置;将经过直流偏置处理后的电信号通过LED阵列转换成光信号,并进行发送;其中,所述LED阵列包括m个LED,且每一个所述LED都被控制工作在截止区或饱和区;接收LED阵列发送的光信号,并将其转换成电信号;进行CDMA解调制和解扩频,从而还原成为的m个信息数据流。本发明专利技术可有效抑制LED的非线性特性的影响,提供高速的传输速率;同时,可通过调整可见光信息的动态范围和直流偏置光强,控制LED阵列的发射光强,提高LED的使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体照明
和可见光通信
,涉及一种可见光CDMA系统中数据传输方法,特别是涉及一种基于LED阵列的可见光的数据传输方法及系统。
技术介绍
随着移动互联网的快速发展,当前无线数据量程指数倍增长。另一方面,频谱资源的稀缺也制约着无线通信数据传输速率。目前可见光通信系统由于使用可见光频谱资源而受到广泛关注。可见光通信系统有很大潜力可提供较高的传输速率,例如使用RGB三色传输可获得4.2Gbit/s的传输速率。同时可见光通信系统具有安全性,无电干扰,成本低,易安装和改造等优点。随着半导体照明技术的发展,micro-LED阵列得到快速发展。常用的白光LED灯的3dB带宽仅有15~50MHz。而是用A1InGaN allay结构的micro-LED阵列可获得高达400MH在的可见光系统传输带宽。使用micro-LED阵列可见光通信系统可达到1Gbit/s的传输速率(未使用补偿算法)。通过LED材料和设计上的改进可进一步提高可见光通信系统的传输速率。在可见光通信系统中,LED灯的非线性特性和频率特性响应限制了可见光通信系统传输性能的进一步提高。LED灯的非线性特性曲线带来向量误差,LED的频率特性响应降低可见光通信系统的传输带宽,从而限制了系统传输速度。对于LED的非线性器件来说,线性程度和功率效率为负相关关系,LED器件容易出现非线性截止现象当LED驱动于满功率饱和点,降低BER和EVM系统性能。功率回退可保证可见光通信系统工作于线性区间,但是降低了功率效率。改善LED器件的线性度和功率效率的方法有很多种,最常用的方法是采用线性化技术。使用线性化技术可以在较少的牺牲功率效率的条件下提高LED器件的线性度。典型的线性化技术有负反馈,前反馈,预失真,后失真等方法。使用单比特OOK(on-off keying)和VPPM(variable pulse position modulation)调制方法可有效的抑制LED非线性特性。但是,该调制方法的频谱效率较低只有1bit/Hz,并不适合高速无线通信数据传输。使用sigma-delta调制器将多级输入信号转换二进制输入信号,有效抑制LED非线性失真影响。而现有LED灯的非线性特性和频率特性响应限制了可见光通信系统传输性能的进一步提高。LED灯的非线性特性曲线带来向量误差,LED的频率特性响应降低可见光通信系统的传输带宽,从而限制了系统传输速度。对于LED的非线性器件来说,线性程度和功率效率为负相关关系,LED器件容易出现非线性截止现象当LED驱动于满功率饱和点,降低BER和
EVM系统性能。使用单比特OOK(on-off keying)和VPPM(variable pulse position modulation)调制方法可有效的抑制LED非线性特性。但是,该调制方法的频谱效率较低只有1bit/Hz,并不适合高速无线通信数据传输。因此,如何提供一种基于微LED阵列的可见光数据传输方法及系统,以解决现有技术中的LED器件容易出现非线性截止现象当LED驱动于满功率饱和点,使用单比特开关键控调制方法和变量脉冲位置调制方法的频谱效率较低,且只有1bit/Hz,并适合高速无线通信数据传输等种种缺陷,实已成为本领域从业者亟待解决的技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点,本专利技术的目的在于提供一种应用于CDMA系统的可见光的数据传输方法及系统,用于解决现有技术中LED器件容易出现非线性截止现象当LED驱动于满功率饱和点,使用单比特开关键控调制方法和变量脉冲位置调制方法的频谱效率较低,且只有1bit/Hz,并不适合高速无线通信数据传输的问题。为实现上述目的及其他相关目的,本专利技术提供一种可见光的数据传输方法,包括:步骤S10,对输入的m个信息数据流进行CDMA调制和扩频,并生成电信号;其中m大于等于2;步骤S20,对步骤S10生成的电信号进行直流偏置;步骤S30,将经过直流偏置处理后的电信号通过LED阵列转换成光信号,并进行发送;其中,所述LED阵列包括m个LED,且每一个所述LED都被控制工作在截止区或饱和区;步骤S40,接收所述LED阵列发送的光信号,并将其转换成电信号;步骤S50,对步骤S40中转换的电信号进行CDMA解调制和解扩频,从而还原成为步骤S10的m个所述信息数据流。可选地,所述步骤S50中,对步骤S40转换的电信号进行CDMA解调制和解扩频是与步骤S10的CDMA调制和扩频相对应的。可选地,所述LED阵列的m个所述LED采用微LED或RGB LED。可选地,经过步骤S10调制扩频后的电信号为+1或-1;经过步骤S20的直流偏置后的电信号为+1+δ或-1+δ;其中,δ表示直流偏置。可选地,在步骤S30中,当经过直流偏置处理后的电信号为-1+δ时,所述LED被控制工作在截止区,标识传输的数字信息为0;当经过直流偏置处理后的电信号为1+δ时,所述LED被控制工作在饱和区,标识传输的数字信息为1。可选地,每一个所述LED使用最大辐射光强发光信息为1,每一个所述LED暂停发光信息为0。本专利技术还公开了一种可见光的数据传输系统,包括发射端和接收端;所述发射端包括调制扩频模块、直流偏置模块、LED阵列和m个LED驱动模块;其中,其中,m大于等于2;所述调制扩频模块用于对输入的m个信息数据流进行CDMA调制扩频,并生成电信号发送给所述直流偏置模块;所述直流偏置模块用于对所述调制扩频模块生成的电信号进行直流偏置处理,并将处理后的电信号发送至所述LED阵列;所述LED阵列包括m个LED,用于将所述直流偏置模块处理好的电信号转换为光信号,并向所述接收端发送;所述LED阵列的每一个所述LED下安装一个所述LED驱动模块,用于控制所述LED工作于饱和区或截止区;所述接收端用于接收所述LED阵列发送的光信号,并将其还原为m个所述信息数据流。可选地,所述LED模块的所述LED采用微LED或RGB LED。可选地,接收端包括m个光电转换模块和解调解扩频模块,其中,所述光电转换模块用于接收所述LED阵列发出的光信号,并转换为电信号发送至所述解调解扩频模块;所述解调解扩频模块用于将接收到的电信号进行CDMA解调制和解扩频,从而还原m个所述信息数据流。可选地,所述光电转换模块为光电二极管。如上所述,本专利技术的可见光数据传输方法及系统,具有以下有益效果:1、本专利技术的可见光数据传输方法及系统采用数字控制的LED阵列传输CDMA信号,可有效抑制LED的非线性特性的影响,提供了高速的传输速率。2、同时本专利技术的可见光数据传输方法及系统可通过调整可见光信息的动态范围和直流偏置光强,控制LED阵列的发射光强,提高LED的使用寿命。附图说明图1显示为本专利技术的可见光的数据传输方法的流程示意图。图2显示为本专利技术的可见光的数据传输系统的结构示意图。元件标号说明S10~S50 步骤100 可见光的数据传输系统110 发送端111 调制扩频模块112 直流偏置模块113 LED阵列1131 LED114 LED驱动模块120 接收端121 光电转换模块122 解调解扩频模块具体实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可见光的数据传输方法,其特征在于,所述可见光的数据传输方法包括:步骤S10,对输入的m个信息数据流进行CDMA调制和扩频,并生成电信号;其中m大于等于2;步骤S20,对步骤S10生成的电信号进行直流偏置;步骤S30,将经过直流偏置处理后的电信号通过LED阵列转换成光信号,并进行发送;其中,所述LED阵列包括m个LED,且每一个所述LED都被控制工作在截止区或饱和区;步骤S40,接收所述LED阵列发送的光信号,并将其转换成电信号;步骤S50,对步骤S40中转换的电信号进行CDMA解调制和解扩频,从而还原成为步骤S10的m个所述信息数据流。
【技术特征摘要】
1.一种可见光的数据传输方法,其特征在于,所述可见光的数据传输方法包括:步骤S10,对输入的m个信息数据流进行CDMA调制和扩频,并生成电信号;其中m大于等于2;步骤S20,对步骤S10生成的电信号进行直流偏置;步骤S30,将经过直流偏置处理后的电信号通过LED阵列转换成光信号,并进行发送;其中,所述LED阵列包括m个LED,且每一个所述LED都被控制工作在截止区或饱和区;步骤S40,接收所述LED阵列发送的光信号,并将其转换成电信号;步骤S50,对步骤S40中转换的电信号进行CDMA解调制和解扩频,从而还原成为步骤S10的m个所述信息数据流。2.根据权利要求1所述的可见光的数据传输方法,其特征在于:所述步骤S50中,对步骤S40转换的电信号进行CDMA解调制和解扩频是与步骤S10的CDMA调制和扩频相对应的。3.根据权利要求1所述的可见光的数据传输方法,其特征在于:所述LED阵列的m个所述LED采用微LED或RGB LED。4.根据权利要求1所述的可见光的数据传输方法,其特征在于:经过步骤S10调制扩频后的电信号为+1或-1;经过步骤S20的直流偏置后的电信号为+1+δ或-1+δ;其中,δ表示直流偏置。5.根据权利要求4所述的可见光的数据传输方法,其特征在于:在步骤S30中,当经过直流偏置处理后的电信号为-1+δ时,所述LED被控制工作在截止区,标识传输的数字信息为0;当经过直流偏置处理后的电信号为1+δ时,所述LED被控制工作在饱和区,标识传输的数字信息为1。6.根据权利要求5...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵爽,钱骅,蔡孙增,
申请(专利权)人:上海无线通信研究中心,
类型:发明
国别省市:上海;31
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