电力线和可见光融合的通信方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电力线和可见光融合的通信方法及系统，包括：将预定传输业务按照预设传输模式进行调制，将调制后待发射信号组成第一信号帧耦合到电力线路中进行传输；提取第一信号帧，根据第一信号帧中的信令信息，获取电信号业务，将电信号业务组成第二信号帧，由LED驱动单元将第二信号帧中电压信号转换为电流信号，调节每个LED的发光强度，将第二信号帧调制到可见光域进行传输；获取可见光域中的光信号，根据光信号的信令信息解调所述电信号业务对应的子信道，并获取子信道中的数字信号。该方法实现了大容量的数据业务的传输，使得下行同源、覆盖均匀，上行灵活、按需选择，并在实现大容量的数据传输的同时实现多业务传输和目标定位。

【技术实现步骤摘要】
电力线和可见光融合的通信方法及系统
本专利技术涉及通信
，具体涉及一种电力线和可见光融合的通信方法及系统。
技术介绍
随着通信技术的快速发展，高速扩张的无线通信业务需求与频谱资源矛盾日益加剧，探索新的频谱资源已经成为当今无线通信领域的热点问题。目前采用电缆、光纤等传输媒介实现了无线通信，但是采用电缆和光纤等传输媒介需要架设线路，在架设线路的过程中有可能会破坏原有的装修，并且架设线路需要耗费大量的人力和物力，为无线通信带来了极大的不便。光通信作为一种以光波为信息传输载体的新兴无线通信技术，具有传输频带宽、通信容量大、安全环保、无电磁干扰、无需占用现有频谱资源等优点，在近年来备受关注。LED发光器件本身需要电流进行驱动，能够自然而然与电力线连接在一起，因此逻辑上可以将电力线网络和LED光通信的结合看成是一个浑然一体的天然网络。电力线不仅给LED供电，也作为LED光通信的信号来源。电力线通信与光通信结合的通信技术，可以令两者优势互为补充进行宽带高速信号传输，建立鲁棒高效通信系统。传统技术在电力线通信和可见光通信方式的转发接口往往经历了多次解调与调制的过程，而实现的业务模式往往十分单一，因此以何种形式将两种通信方式有机结合以实现大容量多业务的数据传输成为人们的焦点。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种电力线和可见光融合的通信方法及系统，通过电力线和可见光融合技术实现了大容量多业务的数据传输。第一方面，本专利技术提供一种电力线和可见光融合的通信方法，包括：将预定的传输业务按照预设的传输模式进行调制，并将调制后待发射信号组成第一信号帧耦合到电力线路中进行传输；提取所述第一信号帧，并根据所述第一信号帧中的信令信息，获取电信号业务，将所述电信号业务组成第二信号帧，并由LED驱动单元将所述第二信号帧中的电压信号转换为电流信号，调节每个LED的发光强度，将所述第二信号帧调制到可见光域进行传输；获取可见光域中的光信号，根据所述光信号的信令信息解调所述电信号业务对应的子信道，并获取所述子信道中的数字信号。可选的，所述预设的传输模式包括：通信系统的工作频段、最大信道带宽、扰码方式、编码方式、星座映射方式、交织方式、调制方式和组帧方式。可选的，所述将调制后待发射信号组成第一信号帧耦合到电力线路中进行传输，包括：将所述待发射信号根据时间维划分成多个不同的子信道。可选的，所述第一信号帧为时分复用的形式，所述第一信号帧根据时间分为多个时隙，所述多个不同的子信道为时间不同的第一信号帧，所述时隙包括上行时隙和下行时隙；所述待发射信号采用OFDM调制，所述组成第一信号帧的方式包括ZP-OFDM、CP-OFDM、TDS-OFDM。可选的，所述提取所述第一信号帧，并根据所述第一信号帧中的信令信息，获取电信号业务，包括：当所述第一信号帧中无信令信息或所述第一信号帧中有信令信息且所述信令信息中不包含电信号转发业务的指示时，则全部直接转发所述电信号业务；否则，按照所述信令信息中的所述电信号转发业务指示进行全部直接转发或选择性转发所述电信号业务；当所述电信号转发业务指示为选择性转发时，则根据所述电信号转发业务指示对非转发的所述电信号业务进行滤除。可选的，所述提取所述第一信号帧，并根据所述第一信号帧中的信令信息，获取电信号业务，还包括：当所述信令信息中不包含所述电信号转发业务的指示时，则将同一电力线连接的所有电信号进行全部直接转发，所有LED同时同频发射同样的可见光信号，组成基于LED的单频网通信模式。可选的，所述根据所述信令信息解调所述电信号业务对应的子信道，并获取所述子信道中的数字信号，包括：对接收到的所述各个LED光信号的叠加进行均衡处理。可选的，在时分复用帧中插入每个LED的定位信息，用于实现可见光的定位。可选的，所述方法还包括：在获取所述子信道中的数字信号之后，信号接收端还可以通过上行时隙向信号发送端发送反馈信息；所述信号接收端通过Wifi、3G/4G信号、可见光上行的形式向所述信号发送端发送反馈信息。第二方面，本专利技术还提供了一种电力线和可见光融合的通信系统，包括：信号发射模块，用于将预定的传输业务按照预设的传输模式进行调制，并将调制后待发射信号组成第一信号帧耦合到电力线路中进行传输；信号转发模块，用于提取所述第一信号帧，并根据所述第一信号帧中的信令信息，获取电信号业务，将所述电信号业务组成第二信号帧，并由LED驱动单元将所述第二信号帧中的电压信号转换为电流信号，调节每个LED的发光强度，将所述第二信号帧调制到可见光域进行传输；信号接收模块，用于获取可见光域中的光信号，根据所述光信号的信令信息解调所述电信号业务对应的子信道，并获取所述子信道中的数字信号。由上述技术方案可知，本专利技术提供的一种电力线和可见光融合的通信方法及系统，通过电力线和可见光融合技术实现了大容量的数据业务的传输，使得下行同源、覆盖均匀，上行灵活、按需选择，并在实现大容量的数据传输的同时实现多业务传输和目标定位。附图说明图1为本专利技术一实施例提供的电力线和可见光融合的通信方法的流程示意图；图2为本专利技术一实施例提供的根据电信号调节可见光的驱动电路示意图；图3为本专利技术实施例提供的信号帧结构的结构示意图；图4为本专利技术一实施例提供的电力线和可见光融合的通信系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图，对专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术是基于由于LED发光器件本身需要电流进行驱动，能够自然而然与电力线连接在一起，因此逻辑上可以将电力线网络和LED光通信的结合看成是一个浑然一体的天然网络，其中电力线网络是短距离的骨干网，一端与光纤等构成的大容量城域网/广域网相联；另一端与LED自然相联，将信息以无线光通信的下行方式通过LED发射出去，并可利用电力线或者同样利用无线光通信的方式实现上行的信息传输。电力线不仅给LED供电，也作为LED光通信的信号来源。电力线通信与光通信结合的通信技术，可以令两者优势互为补充进行宽带高速信号传输，建立鲁棒高效通信系统。与采用电缆、光纤等其他传输媒介作为LED接口相比，电力线接入的光通信系统具有许多优势：一、电力线系统基本覆盖所有居室，是目前覆盖面积最广、接入人数最多的网络，可以方便地提供接入服务；二、采用现有配电线路可以避免额外架设线路所需的资金投入，也不需要破坏原有的装修，工程实施简单；三、既可以进行语音、图像、视频等大容量传输，又便于家庭组网、智能家电控制，为物联网提供了物理基础。在电力线通信与光通信结合的通信系统中，如何同时应对电力线传输环境和光传输环境的挑战，是其核心问题之一，即如何根据电力线信道和光信道的特性，选择合适的传输模式，提供高频谱效率、高系统容量、高传输可靠性、满足业务需求的服务保证。例如，光信道和电力线信道都深受多径效应的影响。在光通信系统中，常常会采用多个LED光源实现良好的照明效果，且室内环境对照明灯光也具有反射作用，因此多径效应对室内LED光通信系统的影响十分显著；电力线路的线路结构复杂，信号可由多条路径到达终端，在负载处也存在信号反射，也使得电力线存在严重的多径效应。因此，选择能抵抗多径效应的调制方式非常关键。现有研究本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力线和可见光融合的通信方法，其特征在于，包括：将预定的传输业务按照预设的传输模式进行调制，并将调制后待发射信号组成第一信号帧耦合到电力线路中进行传输；提取所述第一信号帧，并根据所述第一信号帧中的信令信息，获取电信号业务，将所述电信号业务组成第二信号帧，并由LED驱动单元将所述第二信号帧中的电压信号转换为电流信号，调节每个LED的发光强度，将所述第二信号帧调制到可见光域进行传输；获取可见光域中的光信号，根据所述光信号的信令信息解调所述电信号业务对应的子信道，并获取所述子信道中的数字信号。

【技术特征摘要】
1.一种电力线和可见光融合的通信方法，其特征在于，包括：将预定的传输业务按照预设的传输模式进行调制，并将调制后待发射信号组成第一信号帧耦合到电力线路中进行传输；提取所述第一信号帧，并根据所述第一信号帧中的信令信息，获取电信号业务，将所述电信号业务组成第二信号帧，并由LED驱动单元将所述第二信号帧中的电压信号转换为电流信号，调节每个LED的发光强度，将所述第二信号帧调制到可见光域进行传输；获取可见光域中的光信号，根据所述光信号的信令信息解调所述电信号业务对应的子信道，并获取所述子信道中的数字信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的传输模式包括：通信系统的工作频段、最大信道带宽、扰码方式、编码方式、星座映射方式、交织方式、调制方式和组帧方式。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将调制后待发射信号组成第一信号帧耦合到电力线路中进行传输，包括：将所述待发射信号根据时间维划分成多个不同的子信道。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一信号帧为时分复用的形式，所述第一信号帧根据时间分为多个时隙，所述多个不同的子信道为时间不同的第一信号帧，所述时隙包括上行时隙和下行时隙；所述待发射信号采用OFDM调制，所述组成第一信号帧的方式包括ZP-OFDM、CP-OFDM、TDS-OFDM。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取所述第一信号帧，并根据所述第一信号帧中的信令信息，获取电信号业务，包括：当所述第一信号帧中无信令信息或所述第一信号帧中有信令信息且所述信令信息中不包含电信号转发业务的指示时，则全部直接转发所述电信号业务；否则，按照所述信令信息中的所述电信号转发业务指示进行全部直接转发或选择性转发所述电信号业务；当所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昉，马旭，宋健，阳辉，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11