可见光信号传输方法及其系统技术方案

本发明专利技术涉及可见光通信领域，公开了一种可见光信号传输方法及其系统。本发明专利技术中，通过在接收端采用多个接收机接收发射端的发射光信号，对多个接收机的接收光信号进行合并处理，并对合并后的信号解调得到发射信号的估计值；由于充分利用了多条路径中的信号能量，因此可以使得接收端的信噪比得以提高，有效增强接收信号，降低误码率，提高传输效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可见光通信领域，特别涉及一种可见光信号传输方法及其系统。
技术介绍
白光LED(Light-EmittingDiode，发光二极管）作为一种固态光源具有发光效率 高、尺寸小、寿命长等优点，将取代传统的照明设备成为下一代环保照明光源。作为一种半 导体光子器件，白光LED的快速响应特性使其具有高速调制的特点，可以将信号以人眼无 法感知的速度调制到LED光源上进行数据传输。基于LED的上述特点，产生了一种深度耦合 照明与数据传输的新技术，即可见光通信技术（VisibleLightCommunication,简称VLC)。 VLC技术作为一种光无线通信技术具有发射功率高、无需频谱申请、带宽高、无电磁干扰并 且安全可靠等优点，可以作为频谱日益紧张的无线射频通信技术的补充。 实现可见光LED通信的基本原理是以传送数据对所发光进行某种调制，比如 脉冲宽度调制（PulseWidthModulation,简称为PWM)、脉冲位置调制（PulsePosition Modulation,简称为PPM)，或者脉冲幅度调制（PulseAmplitudeModulation，简称为PAM)。 这种调制的光能量通过空间信道传输并被目标装置上的光电探测器（传感器）接收，光电 探测器将光信号转换为电信号后经过后续处理再解调出所发送的数据。可以是在设计上附 加有这种功能的普通便携设备，如手机、数码相机、笔记本电脑等。但是，可见光通信中的可 见光传输信道中存在散射、漫射等，使得在利用可见光进行通信时存在由多径传播造成的 码间串扰、光强衰弱等影响，而且也存在环境光（背景噪声）的影响，上述调制方式不能克 服码间串扰，其频谱利用率也不高，很难实现高速（比如，大于每秒100兆比特的信息传输 速率）通信。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可见光信号传输方法及其系统，使得接收端的信噪比 得以提高，有效增强接收信号，降低误码率，提高传输效率。 为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种可见光信号传输方法，包含以下步骤： 在接收端，通过至少两个接收机采用分集技术接收来自发射端的发射光信号，得 到至少两路相互独立的接收光信号；其中，不同接收机位于接收端在空间上存在差异的位 置； 对所有所述接收光信号进行合并处理，得到所述所有接收光信号的加权和； 对所述所有接收光信号的加权和进行解调，得到发射信号的估计值。 本专利技术还提供了一种可见光信号传输系统，包含：发射端和接收端；所述接收端 包含：至少两个接收机，合并模块，解调模块； 所述至少两个接收机用于在接收端采用分集技术接收来自所述发射端的发射光 信号，得到至少两路相互独立的接收光信号；其中，不同接收机位于接收端在空间上存在差 异的位置； toon] 所述合并模块用于对所有所述接收光信号进行合并处理，得到所述所有接收光信 号的加权和； 所述解调模块用于将所述所有接收光信号的加权和进行解调，得到所述发射信 号。 本专利技术实施方式相对于现有技术而言，通过在接收端采用多个接收机接收发射端 的发射光信号，对多个接收机的接收光信号进行合并处理，并对合并后的信号解调得到发 射信号的估计值；由于充分利用了多条路径中的信号能量，因此可以使得接收端的信噪比 得以提高，有效增强接收信号，降低误码率，提高传输效率。 另外，在所述对所有所述接收光信号进行合并处理的步骤中，可以采用最大比合 并、等增益合并或选择合并中的任意一种。在不同的应用环境中，可以采用不同的合并方式 将多路信号相结合，以达到提高信噪比的目的。另外，在所述采用最大比合并对所有所述接收光信号进行合并处理的步骤中，采 用以下方法之一确定最大比合并中各支路的权重： 通过频谱图中信号功率比噪声功率的比值确定； 或者，通过在发射端采用通断键控调制00K，发送训练序列，计算接收端的有效信 号与噪声的比例来获得每个接收机的信噪比。 提供多种计算各支路的权重的方法，保证了实施方式的可实现性。 另外，所述发射端的发射光信号为同一发射光源发射的光信号。采用这种单输入 多输出系统，可以提高通信可靠性，降低误码率，从而提高传输效率。 另外，所述发射端的发射光信号为至少两个发射光源发射的光信号。采用这种多 输入多输出（Μπω)系统，可以增加信道的容量，提高通信的速度，从而提高传输效率。【附图说明】 图1是根据本专利技术第一实施方式的可见光信号传输方法的仿真系统示意图； 图2是根据本专利技术第一实施方式的可见光信号传输方法的仿真系统中发射信号 示意图； 图3是根据本专利技术第一实施方式的可见光信号传输方法的仿真系统中一路接收 信号示意图； 图4是根据本专利技术第一实施方式的可见光信号传输方法的仿真系统中另一路接 收信号示意图； 图5是根据本专利技术第一实施方式的可见光信号传输方法的仿真系统中最大比合 并信号示意图； 图6是根据本专利技术第三实施方式的可见光信号传输系统的结构示意图； 图7是根据本专利技术第四实施方式的可见光信号传输系统的结构示意图。【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的各实 施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本专利技术各实施方式中， 为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基 于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方 案。 本专利技术的第一实施方式涉及一种可见光信号传输方法，该方法在接收端，通过至 少两个接收机采用分集技术接收来自发射端的发射光信号，得到至少两路相互独立的接收 光信号；接着，对所有接收光信号进行合并处理，得到所有接收光信号的加权和；并对所有 接收光信号的加权和进行解调，得到发射信号的估计值；其中，不同接收机位于接收端在空 间上存在差异的位置，比如接收机位于手机的上端或下端有差异的两个位置。 在对所有接收光信号进行合并处理的步骤中，可以采用最大比合并、等增益合并 或选择合并中的任意一种。在不同的应用环境中，可以采用不同的合并方式将多路信号相 结合，以达到提高信噪比的目的。以下以最大比合并为例来说明将多路信号合并的方法。 假定发射端的发射光信号为同一发射光源发射的光信号，那么接收端每一个接收 机接收的光信号理论上应该是相同的，且与发射光信号只存在强度差异，但由于光的散射、 衍射以及环境光的影响，使得实际每一个接收机接收的光信号除了强度差异之外，还存在 一些噪声。采用最大比合并（MRC)可将各路接收光信号按照权重相加得到输出信号，通过 对加权因子的选择使输出的信噪比最大，因此是以最大合并信噪比输出为准则来选取合并 系数。最大比合并方案在接收端只需对接收信号做线性处理，然后利用最大似然检测即可 还原出发射端的原始信息。 具体地说，最大比合并（maximal-ratiocombining,MRC)输出的是各支路信号的 加权和，其中，最大比合并中各支路的权重可以采用以下方法之一确定： 通过频谱图中信号功率比噪声功率的比值确定； 或者，通过在发射端采用通断键控调制00K，发送训练序列，计算接收端的有效信 号与噪声的比例来获得每个接收机的信噪比确定。 在可见光通信中，00K是最简单，最容易实现的方法。以下说明00K方法的具体计 算方法。对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可见光信号传输方法，其特征在于，包含以下步骤：在接收端，通过至少两个接收机采用分集技术接收来自发射端的发射光信号，得到至少两路相互独立的接收光信号；其中，不同接收机位于接收端在空间上存在差异的位置；对所有所述接收光信号进行合并处理，得到所述所有接收光信号的加权和；对所述所有接收光信号的加权和进行解调，得到发射信号的估计值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐林，
申请(专利权)人：南京复实通讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32