一种基于光强感知的可见光通信方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于光强感知的可见光通信方法及系统，通过环境光光强或可见光通信发射器的可见光灯光强的采集，在不需要接收端反馈的情况下，灵活调整合适的调制电流和通信带宽，提升在不同环境和工作状态下可见光通信的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字信号传输
，特别涉及一种基于光强感知的可见光通信方法与系统。
技术介绍
高亮度发光二极管(LED)面世后，随着光效的逐步提高，其应用从显示领域逐步扩展到照明领域，并且发展迅速。与传统的照明设备相比，LED具有功耗低、使用寿命长、尺寸小、绿色环保等优点，被视为第四代节能环保型照明产品。LED的另外一个突出优点是响应速度非常高，因此可以用LED进行超高速数据通信。可见光通信(VisibleLightCommunications,VLC)是一种在LED技术上发展起来的新兴的光无线通信技术。与传统的射频通信和其他光无线通信相比，可见光通信具有发射功率高、无电磁干扰、节约能源等优点，因而可见光通信技术具有极大的发展前景，已引起人们的广泛关注和研究。与普通光无线通信和射频通信相比，可见光通信具有以下突出优点：1，可见光对人类非常安全，可见光通信系统可以使用家庭或办公室的高压照明灯发送数据；2，可见光通信无处不在，用于通信的照明灯可以安装在任何地方，通过照明灯，可以很方便地实现高速无线数据通信；3，发射功率高，对于普通光无线通信，由于受到人眼睛安全的限制，发射功率很低，系统性能受到严重限制，对于射频通信，射频信号对人体有害，也不能无限制地增加发射功率，在VLC系统中，由于发射的是可见光，故发射功率较高；4，无需无线电频谱证，由于受无线电频谱管制，可用的无线电频率非常有限，VLC克服了这一难题；5，无电磁干扰，可以用于医院、飞机和空间站等对电磁干扰严格限制的场合。基于LED的可见光通信系统的基本原理是在LED发光二极管的直流工作点上叠加一个高频的小电流，在驱动发光二极管发光的同时传递有用的信号。要想保证传输信号的质量，一般需要调整直流工作点以保证叠加了交流信号的电流依然处于发光二极管U-I特性曲线的线性工作区。同时，由于受到环境光强变化的影响、信道条件的影响、人为调整灯光光强的影响，一般需要对系统的其他参数如通信带宽、调制电流、通信信噪比等参数进行调整。在满足一定预设通信带宽和有效通信速率要求的基础上，调制电流必须在提升通信信噪比和保证线性工作范围之间进行折中权衡；在满足一定预设线性工作范围要求的基础上，所设置的调制电流必须在提高通信带宽和提升通信信噪比之间进行折中权衡。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种基于光强感知的可见光通信方法与系统，从而解决在环境光强和灯光光强变化下如何通过自主感知来保证线性工作范围、通信带宽和通信信噪比，以及如何提高可见光通信性能的问题，可以提高通信质量和通信性能。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于光强感知的可见光通信方法，包括：利用传感器采集环境光光强PC；根据采集的环境光强PC确定当前的通信信噪比γ；比较所述当前的通信信噪比γ与预设的通信信噪比阈值γ(th)；当所述当前的通信信噪比γ低于所述预设的通信信噪比阈值γ(th)时，升高可见光通信发射器的调制电流Im，以使调整后的通信信噪比γ等于所述预设的通信信噪比阈值γ(th)；当所述当前通信信噪比γ高于所述预设的通信信噪比阈值γ(th)时，降低可见光通信发射器的调制电流Im，以使调整后的通信信噪比γ'等于所述预设的通信信噪比阈值；根据调整后的可见光通信发射器的调制电流Im设置通信带宽Bw；将通信信号加载到可见光通信发射器的调制电流上进行通信。进一步，根据环境光强PC确定当前通信信噪比γ为通过γ＝Kγ·P(Im)/PC确定当前通信信噪比γ；其中，P(Im)为对应于当前的调制电流Im的通信信号强度，Kγ为与环境光强PC和当前的调制电流Im无关的量化常数。进一步，根据调整后的调制电流Im设置通信带宽Bw为采用OFDM虚拟子载波技术调整通信带宽Bw，将需要使用的频带对应的子载波设置为有效子载波，将不使用的频带对应的子载波设置为虚拟子载波。本专利技术还提供了一种基于光强感知的可见光通信系统，包括：用于采集环境光光强PC的传感器；用于根据采集的环境光强PC确定当前的通信信噪比γ的运算模块；用于比较所述当前的通信信噪比γ与预设的通信信噪比阈值γ(th)；当所述当前的通信信噪比γ低于所述预设的通信信噪比阈值γ(th)时，升高可见光通信发射器的调制电流Im，以使调整后的通信信噪比γ等于所述预设的通信信噪比阈值γ(th)；当所述当前通信信噪比γ高于所述预设的通信信噪比阈值γ(th)时，降低可见光通信发射器的调制电流Im，以使调整后的通信信噪比γ'等于所述预设的通信信噪比阈值的调制电流调节模块；用于根据调整后的可见光通信发射器的调制电流Im设置通信带宽Bw的通信带宽调节模块；用于将通信信号加载到可见光通信发射器的调制电流上进行通信的可见光通信发射器。进一步，所述运算模块通过γ＝Kγ·P(Im)/PC计算当前通信信噪比γ；其中，P(Im)为对应于当前的调制电流Im的通信信号强度，Kγ为与环境光强PC和当前的调制电流Im无关的量化常数。进一步，所述可见光通信发射器用于采用OFDM虚拟子载波技术调整通信带宽Bw，将需要使用的频带对应的子载波设置为有效子载波，将不使用的频带对应的子载波设置为虚拟子载波。本专利技术还提供了一种基于光强感知的可见光通信方法，包括：利用传感器采集可见光通信发射器的可见光灯光强PL；根据采集的可见光灯光强PL确定当前的工作点偏置电流I0，并获取可见光通信发射器当前的调制电流Im；判断当前的工作点偏置电流I0和可见光通信发射器当前的调制电流Im之和是否位于调制电流的线性工作范围；若当前的工作点偏置电流I0和可见光通信发射器当前的调制电流Im之和大于调制电流的线性工作范围的最大调制电流Imax，则降低调制电流Im，以使I0+Im＜Imax；若当前的工作点偏置电流I0和可见光通信发射器当前的调制电流Im之和小于调制电流的线性工作范围的最小调制电流Imin，则升高调制电流Im，以使Imin＜I0+Im；根据调整后的可见光通信发射器的调制电流Im设置通信带宽Bw；将通信信号加载到可见光通信发射器的调制电流上进行通信。进一步，根据采集的可见光灯光强PL确定当前的工作点偏置电流I0为通过I0＝K0·I(PL)确定当前的工作点偏置电流I0，其中，I(PL)为对应于可见光灯光强PL的量纲为安培的电流强度，K0为与可见光灯光强无关的量化常数。进一步，根据调整后的调制电流Im设置通信带宽Bw为采用OFDM虚拟子载波技术调整通信带宽Bw，将需要使用的频带对应的子载波设置为有效子载波，将不使用的频带对应的子载波设置为虚拟子载波。本专利技术还提供了一种基于光强感知的可见光通信系统，包括：用于采集可见光通信发射器的可见光灯光强PL的传感器；用于根据采集的可见光灯光强PL确定当前的工作点偏置电流I0，并获取可见光通信发射器当前的调制电流Im的电流获取模块；用于判断当前的工作点偏置电流I0和可见光通信发射器当前的调制电流Im之和是否位于调制电流的线性工作范围；若当前的工作点偏置电流I0和可见光通信发射器当前的调制电流Im之和大于调制电流的线性工作范围的最大调制电流Imax，则降低调制电流Im，以使I0+Im＜Imax；若当前的工作点偏置电流I0和可见光通信发射器当前的调制电流Im之和小于调制电流的线性工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光强感知的可见光通信方法，其特征在于，包括：利用传感器采集环境光光强PC；根据采集的环境光强PC确定当前的通信信噪比γ；比较所述当前的通信信噪比γ与预设的通信信噪比阈值γ(th)；当所述当前的通信信噪比γ低于所述预设的通信信噪比阈值γ(th)时，升高可见光通信发射器的调制电流Im，以使调整后的通信信噪比γ等于所述预设的通信信噪比阈值γ(th)；当所述当前通信信噪比γ高于所述预设的通信信噪比阈值γ(th)时，降低可见光通信发射器的调制电流Im，以使调整后的通信信噪比等于所述预设的通信信噪比阈值γ(th)；根据调整后的可见光通信发射器的调制电流Im设置通信带宽Bw；将通信信号加载到调整后的可见光通信发射器的调制电流上进行通信。

【技术特征摘要】
1.一种基于光强感知的可见光通信方法，其特征在于，包括：利用传感器采集环境光光强PC；根据采集的环境光强PC确定当前的通信信噪比γ；比较所述当前的通信信噪比γ与预设的通信信噪比阈值γ(th)；当所述当前的通信信噪比γ低于所述预设的通信信噪比阈值γ(th)时，升高可见光通信发射器的调制电流Im，以使调整后的通信信噪比γ等于所述预设的通信信噪比阈值γ(th)；当所述当前通信信噪比γ高于所述预设的通信信噪比阈值γ(th)时，降低可见光通信发射器的调制电流Im，以使调整后的通信信噪比等于所述预设的通信信噪比阈值γ(th)；根据调整后的可见光通信发射器的调制电流Im设置通信带宽Bw；将通信信号加载到调整后的可见光通信发射器的调制电流上进行通信。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据环境光强PC确定当前通信信噪比γ为通过γ＝Kγ·P(Im)/PC确定当前通信信噪比γ；其中，P(Im)为对应于当前的调制电流Im的通信信号强度，Kγ为与环境光强PC和当前的调制电流Im无关的量化常数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据调整后的调制电流Im设置通信带宽Bw为采用OFDM虚拟子载波技术调整通信带宽Bw，将需要使用的频带对应的子载波设置为有效子载波，将不使用的频带对应的子载波设置为虚拟子载波。4.一种基于光强感知的可见光通信系统，其特征在于，包括：用于采集环境光光强PC的传感器；用于根据采集的环境光强PC确定当前的通信信噪比γ的运算模块；用于比较所述当前的通信信噪比γ与预设的通信信噪比阈值γ(th)；当所述当前的通信信噪比γ低于所述预设的通信信噪比阈值γ(th)时，升高可见光通信发射器的调制电流Im，以使调整后的通信信噪比γ等于所述预设的通信信噪比阈值γ(th)；当所述当前通信信噪比γ高于所述预设的通信信噪比阈值γ(th)时，降低可见光通信发射器的调制电流Im，以使调整后的通信信噪比γ'等于所述预设的通信信噪比阈值的调制电流调节模块；用于根据调整后的可见光通信发射器的调制电流Im设置通信带宽Bw的通信带宽调节模块；用于将通信信号加载到调整后的可见光通信发射器的调制电流上进行通信的可见光通信发射器。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述运算模块通过γ＝Kγ·P(Im)/PC计算当前通信信噪比γ；其中，P(Im)为对应于当前的调制电流Im的通信信号强度，Kγ为与环境光强PC和当前的调制电流Im无关的量化常数。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述可见光通信发射器用于采用OFDM虚拟子载波技术调整通信带宽Bw，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓，孟令伟，张俊峰，
申请(专利权)人：北京全电智领科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11