【技术实现步骤摘要】
一种基于极化码的可见光通信系统及其实现方法
本专利技术涉及光通信领域,特别涉及一种基于极化码的可见光通信系统及其实现方法。
技术介绍
可见光通信(VisibleLightCommunication,VLC)具有可同时用于照明和通信的优势,随着LED在照明、通信和传感技术等各个领域的广泛应用,被认为是极具发展潜力和应用前景的技术。与现有的射频通信技术相比,可见光通信以其绿色高能效、免疫电磁干扰、光谱资源丰富和保密性高等优势,逐渐成为室内/外短距离通信的热点技术。典型的可见光通信系统包括发送子系统和接收子系统,其中发送子系统主要包括信道编码模块、数字调制模块、驱动电路模块和LED光源;接收子系统主要包括光电探测/转换模块、时钟恢复/数据提取模块、数字解调模块、信道解码模块;在发送端,信号输入到信道编码器进行编码,编码后得到的信号序列由数字调制器进行调制,输出连续的调制波形,经驱动电路后直接驱动LED光源发光;在接收端,光电探测器将接收到的光信号转换成电信号,通过时钟的同步和提取,找到正确的数据起始位置,然后信号经过数字解调器解调和信道译码器译码,最终恢复出信息。在目前的可见光通信系统中,最常采用的调制方式是OOK调制。而所使用的信道编码技术,沿用了传统的纠错编码技术如Reed-Solomon(RS)、LDPC、Reed-Muller(RM)码等,这些编码技术在性能上还未能达到香农极限。不仅如此,由于信号编码中的0/1比特比例决定了照明灯光的平均亮度,为了满足可见光通信在照明功能上的亮度可调的要求,传统的纠错编码技术需要引入凿孔技术等辅助技术,从而使得编译码结构 ...
【技术保护点】
一种基于极化码的可见光通信系统,其特征在于,包括用于发射可见光信号的发射子系统和用于接收可见光信号的接收子系统,所述发射子系统实现对输入信息进行极化码纠错编码后,经OOK调制输出已调电信号,驱动LED光源发光并传输光信号;所述接收子系统实现对光电探测元件接收的光信号转换成与入射能量成比例的光电流,光电流经过调理电路调理成适合数字解调器电路的电信号输入到数字解调器中,经过数字解调器解调和极化码纠错译码,最终恢复出信息;所述发射子系统包括用于提高信道编码传输可靠性的极化码纠错编码模块、用于可见光通信系统信号调制的OOK信号调制模块、用于驱动LED进行照明与可见光通信的LED电路驱动模块以及用于照明和发送可见光通信信号的LED光源模块;所述极化码纠错编码模块、OOK信号调制模块、LED电路驱动模块和LED光源模块依次顺序连接;所述接收子系统包括用于可见光信号的接收以及光信号转换为电信号并进行放大、滤波和限幅信号处理的光电探测/转换模块、用于系统时钟的恢复和数据提取的时钟恢复/数据提取模块、用于对可见光通信系统接收的信号进行解调的OOK信号解调模块以及用于纠正可见光通信过程中信号的错误并恢复出 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于极化码的可见光通信系统,其特征在于,包括用于发射可见光信号的发射子系统和用于接收可见光信号的接收子系统,所述发射子系统实现对输入信息进行极化码纠错编码后,经OOK调制输出已调电信号,驱动LED光源发光并传输光信号;所述接收子系统实现对光电探测元件接收的光信号转换成与入射能量成比例的光电流,光电流经过调理电路调理成适合数字解调器电路的电信号输入到数字解调器中,经过数字解调器解调和极化码纠错译码,最终恢复出信息;所述发射子系统包括用于提高信道编码传输可靠性的极化码纠错编码模块、用于可见光通信系统信号调制的OOK信号调制模块、用于驱动LED进行照明与可见光通信的LED电路驱动模块以及用于照明和发送可见光通信信号的LED光源模块;所述极化码纠错编码模块、OOK信号调制模块、LED电路驱动模块和LED光源模块依次顺序连接;所述接收子系统包括用于可见光信号的接收以及光信号转换为电信号并进行放大、滤波和限幅信号处理的光电探测/转换模块、用于系统时钟的恢复和数据提取的时钟恢复/数据提取模块、用于对可见光通信系统接收的信号进行解调的OOK信号解调模块以及用于纠正可见光通信过程中信号的错误并恢复出信息的极化码纠错译码模块;所述光电探测/转换模块、时钟恢复/数据提取模块、OOK信号解调模块以及极化码纠错译码模块依次顺序连接。2.根据权利要求1所述基于极化码的可见光通信系统,其特征在于,所述极化码纠错编码模块的编码步骤包括信道极化过程,即信道组合和信道分裂两个部分,是通过对已知信道W进行复制,得到一组相互独立的N个信道,再将这N个信道进行编码得到N个关联的虚拟信道,当N逐渐增大趋于无穷时,经过极化码编码的虚拟信道会出现极化现象:一部分虚拟信道将趋向于全噪信道,其余一部分则趋向于无噪信道,然后选择所有的无噪信道作为有效信道来传输有用信息,而在全噪信道中传输休眠比特信息。3.根据权利要求1所述基于极化码的可见光通信系统,其特征在于,所述OOK信号调制模块进行调光补偿的步骤为:当从外部接收到期望的调光值时,根据信息比特中0/1比特分布调节休眠比特的值,从而使得最终编码码字中的0/1比特比例满足期望的照明调光比,且0/1游程长度受限。4.根据权利要求1所述基于极化码的可见光通信系统,其特征在于,所述极化码纠错编码模块进行编码和极化码纠错译码模块进行译码是互逆的结构,且休眠比特可以设置为任意值而不影响纠错性能,故在编码过程中在设定了输出比特序列以后,调用译码器结构,对待输出码字求逆得到所需的休眠比特,通过操控休眠比特使得极化码纠错编码输出依然保持信源编码输入的分布特性,从而适应任意调光比并确保照明无闪烁。5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员:方俊彬,车振,蒋琳,余小龙,陈哲,
申请(专利权)人:暨南大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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