可见光通信系统及方法技术方案

技术编号:20012946 阅读:32 留言:0更新日期:2019-01-05 21:46
一种可见光通信系统包括光源阵列。所述光源阵列包括若干光发送单元,每一光发送单元包括具有第一光辐射角的中心子光源及具有第二光辐射角的边缘子光源,其中,所述第二光辐射角大于所述第一光辐射角;任意两相邻的光发送单元的边缘子光源的频带不同。本发明专利技术还提供了一种可见光通信方法。本发明专利技术可见光通信系统及方法通过不同的子光源来传输不同类型的子载波,进而有利于以减少共信道干扰,提高平均传输速率和功率效率。

Visible Communication System and Method

A visible light communication system includes a light source array. The light source array includes several light transmitting units, each of which includes a central sub-source with a first light radiation angle and an edge sub-source with a second light radiation angle, wherein the second light radiation angle is larger than the first light radiation angle, and the frequency bands of the edge sub-sources of any two adjacent light transmitting units are different. The invention also provides a visible light communication method. The visible light communication system and method of the invention transmit different types of subcarriers through different sub-light sources, thereby helping to reduce common channel interference and improve average transmission rate and power efficiency.

【技术实现步骤摘要】
可见光通信系统及方法
本专利技术涉及一种无线通信
,特别涉及一种基于子频带叠加复用的可见光通信技术。
技术介绍
本部分旨在为权利要求书及具体实施方式中陈述的本专利技术的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。随着无线通信网络数据量的爆炸式增长,现阶段有限的无线电频率(radiofrequency,RF)频谱越来越无法满足人们的通信需求。在这种情况下,利用可见光频谱的可见光通信(visiblelightcommunication,VLC)逐渐成为研究热点。VLC系统以其速率高、成本低等优势,将会成为未来无线通信的新趋势。一个典型的可见光通信系统中,通常使用发光二极管(lightemittingdiode,LED)作为信号基站(basestation,BS),并使用光电二极管(photodiode,PD)作为接收端。由于LED只能发射单级非负的光信号,所以通过LED传输的信息需通过亮度调制(intensitymodulation,IM),如开关键控调制和脉冲位置调制,并在接收端采用直接检测(directdetection,DD)。传统的正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)技术拥有高频谱效率、有效抵抗频率选择性衰落等优点,但在直接应用于VLC系统时,由于光信号的单级非负性,需要进行一定的改进。VLC系统中应用的典型OFMD技术包括非对称限幅光正交频分复用(asymmetricallyclippedopticalOFDM,ACO-OFDM)和直流偏置光正交频分复用(DCbiasedopticalOFDM,DCO-OFDM)。其中ACO-OFDM只在某些子载波信号上加载信息,IFFT(快速傅里叶逆变换,InverseFastFourierTransform)后进行零限幅(zeroclipping),频谱效率较低;DCO-OFDM在所有子载波信号上加载信息,但IFFT之后需要添加直流偏置,功率效率较低。类比无线射频通信中的蜂窝网络技术,针对室内VLC系统,人们提出了室内光通信蜂窝网(opticalattocellnetworks)。通过将单独BS覆盖的区域设定为一个“区间”,众多“区间”所构成的蜂窝系统可以提高光信号覆盖率,保证通信质量。然而,类似于其他蜂窝通信系统,共信道干扰(co-channelinterference)会极大程度上影响系统性能。人们针对VLC室内蜂窝网络,提出了许多抑制或消除共信道干扰的方法,其中最有效的方法是采用频率复用(frequencyreuse)方法。通过将整个频带进行划分,并在相邻“区间”使用不同子频带的方法,使得在“区间”边缘信号可以在频域不相互干扰,从而消除共信道干扰。使用频率复用方式的室内光通信蜂窝网仍存在较为明显的技术问题。一方面,共信道干扰需要更加可靠并且高效的抑制或消除。另一方面,由于ACO-OFDM和DCO-OFDM技术的限制,典型的室内光通信蜂窝网无法在满足通信需求的同时保证较高的频谱利用率和较高的功率效率,会显著浪费通信资源。
技术实现思路
鉴于以上内容,有必要提供一种可见光通信系统及方法,以减少共信道干扰,提高平均传输速率,增加信号传输的功率效率。一种可见光通信系统,包括:光源阵列,包括若干光发送单元,每一光发送单元包括具有第一光辐射角的中心子光源及具有第二光辐射角的边缘子光源,其中,所述第二光辐射角大于所述第一光辐射角。进一步地,所述可见光通信系统中,每一光发送单元的中心子光源的频带相同,任意两相邻光发送单元的边缘子光源的频带不相同。进一步地,所述可见光通信系统中,所述若干光发送单元沿若干行设置,每一行上相邻设置的光发送单元间的距离相等。进一步地,所述可见光通信系统中,每一行上相邻设置的光发送单元间的距离均为D;所述光源阵列中行与行之间的垂直距离相等,且距离为进一步地,所述可见光通信系统中,所述光源阵列中第(i+1)行上一光发送单元的子频带与第i行上向左平移1.5D的光发送单元所具有子频带相同。进一步地,所述可见光通信系统中,每一光发送单元的中心子光源的频带为所述可见光通信系统所使用的带宽;所述光源阵列中每一行的光发送单元按相邻三个为一组,设第i行中第m组,其中每一组内三个光发送单元的边缘子光源的频带分别为Vi(m,1)、Vi(m,2)、Vi(m,3),每一组内光发送单元的边缘子光源Vi(m,k)占用的频带为Fm(k)(k=1,2,3),其中,Fm(1)、Fm(2)、Fm(3)之和为所述可见光通信系统所使用的带宽。进一步地,所述可见光通信系统还包括:调制单元,用于将输入信号分割成包含若干子载波信号的调制信号,其中,所述若干子载波信号包括偶数子载波信号及奇数子载波信号;所述调制单元,还用于对所述调制信号中偶数子载波信号进行第一类型调制操作,并将所述偶数子载波信号传输至所述中心子光源;所述调制单元还用于对所述调制信号中奇数子载波信号进行第二类型调制操作,并将所述奇数子载波信号传输至所述边缘子光源。进一步地,所述可见光通信系统中,所述调制单元包括:串并变换单元,用于接收所述输入信号,并对所述输入信号进行串并变换操作,以将所述输入信号变换为并行数据;共轭映射单元用于对变换后的并行数据进行共轭处理,以得到N列并行数据;第一IFFT单元,用于对所述N列并行数据进行IFFT操作,以得到对应的时域信号;零限幅单元,用于对所述时域信号进行零限幅操作;循环前缀添加单元,用于在所述零限幅单元处理得到的时域信号前加入循环前缀;及并串变换单元,用于将加入循环前缀的时域信号进行并串变换,以生成调制信号,并将通过DAC单元将所述调制信号传输至所述光发送单元的边缘子光源。进一步地,所述可见光通信系统中,所述调制单元还包括:串并变换单元,用于接收所述输入信号,并对所述输入信号进行串并变换操作,以将所述输入信号变换为并行数据;共轭映射单元,用于对变换后的并行数据进行共轭处理,以得到N列并行数据;第二IFFT单元,用于对所述N列并行数据进行IFFT操作,以得到对应的时域信号;循环前缀添加单元,用于在所述第二IFFT单元处理得到的时域信号前加入一循环前缀;并串变换单元,用于将加入循环前缀的时域信号进行并串变换,以生成所述调制信号,并通过DAC单元及直流偏置单元将经直流偏置处理后的调制信号传输至所述光发送单元的中心子光源。一种所述可见光通信系统,包括:第一解调单元,用于通过光接收单元接收光发送单元中的边缘子光源传输的光信号,并对所述中心子光源传输的光信号经频域处理后得到的频域信号进行第一类型解调操作,以得到对应的奇数子载波信号;第二解调单元,用于对所述光发送单元中的中心子光源传输的光信号进行第二类型解调操作,并对所述边缘子光源传输的光信号经频域处理后得到的频域信号,以得到对应的偶数子载波信号;及并串转换单元,用于对所述第一解调单元输出的奇数子载波信号及所述第二解调单元输出的偶数子载波信号进行并串转换操作,以生成输出信号。进一步地,所述可见光通信系统还包括:串并转换单元,用于对光接收单元输出的操作信号进行串并转换操作,以生成对应的并行信号;所述第一FFT单元,用于对所述并行信号进行FFT操作,以本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种可见光通信系统,其特征在于,所述可见光通信系统包括:光源阵列,包括若干光发送单元,每一光发送单元包括具有第一光辐射角的中心子光源及具有第二光辐射角的边缘子光源,其中,所述第二光辐射角大于所述第一光辐射角。

【技术特征摘要】
1.一种可见光通信系统,其特征在于,所述可见光通信系统包括:光源阵列,包括若干光发送单元,每一光发送单元包括具有第一光辐射角的中心子光源及具有第二光辐射角的边缘子光源,其中,所述第二光辐射角大于所述第一光辐射角。2.如权利要求1所述的可见光通信系统,其特征在于,每一光发送单元的中心子光源的频带相同,任意两相邻光发送单元的边缘子光源的频带不相同。3.如权利要求2所述的可见光通信系统,其特征在于:所述若干光发送单元沿若干行设置,每一行上相邻设置的光发送单元间的距离相等。4.如权利要求3所述的可见光通信系统,其特征在于:每一行上相邻设置的光发送单元间的距离均为D;所述光源阵列中行与行之间的垂直距离相等,且距离为5.如权利要求4所述的可见光通信系统,其特征在于:所述光源阵列中第(i+1)行上一光发送单元的子频带与第i行上向左平移1.5D的光发送单元所具有子频带相同。6.如权利要求4所述的可见光通信系统,其特征在于,每一光发送单元的中心子光源的频带为所述可见光通信系统所使用的带宽;所述光源阵列中每一行的光发送单元按相邻三个为一组,设第i行中第m组,其中每一组内三个光发送单元的边缘子光源的频带分别为Vi(m,1)、Vi(m,2)、Vi(m,3),每一组内光发送单元的边缘子光源Vi(m,k)占用的频带为Fm(k)(k=1,2,3),其中,Fm(1)、Fm(2)、Fm(3)之和为所述可见光通信系统所使用的带宽。7.如权利要求1或2或3或4或5或6所述的可见光通信系统,其特征在于,所述可见光通信系统还包括:调制单元,用于将输入信号分割成包含若干子载波信号的调制信号,其中,所述若干子载波信号包括偶数子载波信号及奇数子载波信号;所述调制单元,还用于对所述调制信号中偶数子载波信号进行第一类型调制操作,并将所述偶数子载波信号传输至所述中心子光源;所述调制单元还用于对所述调制信号中奇数子载波信号进行第二类型调制操作,并将所述奇数子载波信号传输至所述边缘子光源。8.如权利要求7所述的可见光通信系统,其特征在于,所述调制单元包括:串并变换单元,用于接收所述输入信号,并对所述输入信号进行串并变换操作,以将所述输入信号变换为并行数据;共轭映射单元用于对变换后的并行数据进行共轭处理,以得到N列并行数据;第一IFFT单元,用于对所述N列并行数据进行IFFT操作,以得到对应的时域信号;零限幅单元,用于对所述时域信号进行零限幅操作;循环前缀添加单元,用于在所述零限幅单元处理得到的时域信号前加入循环前缀;及并串变换单元,用于将加入循环前缀的时域信号进行并串变换,以生成调制信号,并将通过DAC单元将所述调制信号传输至所述光发送单元的边缘子光源。9.如权利要求7所述的可见光通信系统,其特征在于,所述调制单元还包括:串并变换单元,用于接收所述输入信号,并对所述输入信号进行串并变换操作,以将所述输入信号变换为并行数据;共轭映射单元,用于对变换后的并行数据进行共轭处理,以得到N列并行数据;第二IFFT单元,用于对所述N列并行数据进行IFFT操作,以得到对应的时域信号;循环前缀添加单元,用于在所述第二IFFT单元处理得到的时域信号前加入一循环前缀;并串变换单元,用于将加入循环前缀的时域信号进行并串变换,以生成所述调制信号,并通过DAC单元及直流偏置单元将经直流偏置处理后的调制信号传输至所述光发送单元的中心子光源。10.一种可见光通信系统,其特...

【专利技术属性】
技术研发人员:张超李智宋健薛永林潘长勇
申请(专利权)人:深圳清华大学研究院清华大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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