一种可见光通信中的发光二极管调整方法和装置制造方法及图纸

技术编号:15052178 阅读:55 留言:0更新日期:2017-04-05 23:08
本发明专利技术实施例公开了一种可见光通信中的发光二极管调整方法和装置,应用于MIMO系统中,所述MIMO系统中包括LED阵列和PD阵列,所述LED阵列中LED单元的数量与所述PD阵列中PD单元的数量相同,调整所述LED阵列中LED单元的倾斜角度;在调整的过程中,实时计算所述LED阵列与所述PD阵列之间的N×N直流增益矩阵,若所述直流增益矩阵中所述目标元素的数值为第i行和第j列中数值最大的,且所述目标元素在第j列中的干信比小于预设值,确定对所述LED阵列中第j个LED单元中的倾斜角度调整完毕。使得调整完毕后的所述LED阵列对所述PD阵列产生的信道相关性相比未调整前降低,提升了通信速率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学领域,特别是涉及一种可见光通信中的发光二极管调整方法和装置
技术介绍
在可见光通信(英文:VisibleLightCommunication,缩写:VLC)领域,主要使用发光二极管(英文:LightEmittingDiode,缩写:LED)作为发送端,光电二极管(英文:Photo-Diode,缩写:PD)作为接收端,以实现光通信传输。为了提高传输速率,多采用并行的传输方式,例如在多输入多输出(英文:Multiple-InputMultiple-Output,缩写:MIMO)系统中采用的并行结构的LED阵列和PD阵列。通过阵列中多个LED灯的并行工作,可以有望将光通信传输速率提高到Tb/(s·mm2)。传统的LED阵列中LED数量较小,各个LED间距也比较大,限制了VLC-MIMO系统的推广和应用,但是当增加LED阵列中LED的数量,并减少LED阵列的体积时,将会导致PD的信道相关性很大,即PD阵列中的一个PD可以接收到多个LED发出的光,且接收到的多个LED的光强度相差不大,造成大量的信号干扰,例如图1所示的情况,图示的PD阵列所受到的信道相关性很大,从而导致无法或很难解析出光传输的信号。为了解决信道相关性大的问题,传统的方式是在LED阵列和PD阵列之间增加光学器件例如凸透镜或鱼眼透镜等,从而降低PD阵列的信道相关性。但是,增加的光学器件会导致成本高,而且额外的光学器件会导致MIMO系统的尺寸难以缩小到预期,不利于VLC-MIMO系统的推广和应用。
技术实现思路
为了解决上述技术问题,本专利技术提供了一种可见光通信中的发光二极管调整方法和装置,使得调整完毕后的所述LED阵列对所述PD阵列产生的信道相关性相比未调整前降低,提升了通信速率。本专利技术实施例公开了如下技术方案:一种可见光通信中的发光二极管调整方法,应用于MIMO系统中,所述MIMO系统中包括LED阵列和PD阵列,所述LED阵列中LED单元的数量与所述PD阵列中PD单元的数量相同,所述方法包括:调整所述LED阵列中LED单元的倾斜角度;在调整的过程中,实时计算所述LED阵列与所述PD阵列之间的N×N直流增益矩阵,所述直流增益矩阵中第i行,第j列的目标元素的数值为所述LED阵列中第j个LED单元到所述PD阵列中第i个PD单元之间通信链路的直流增益,N为所述PD单元和所述LED单元的数量;若所述直流增益矩阵中所述目标元素的数值为第i行和第j列中数值最大的,且所述目标元素在第j列中的干信比小于预设值,确定对所述LED阵列中第j个LED单元中的倾斜角度调整完毕。可选的,所述LED阵列的LED单元和所述PD阵列的PD单元具有一一对应关系。可选的,所述目标元素处于所述直流增益矩阵的主对角线上,所述主对角线为从所述直流增益矩阵的左上到右下的对角线。可选的,将所述直流增益矩阵第j列中除了所述目标元素外的N-1个元素数值的平方和作为第一数值,将所述目标元素数值的平方作为第二数值;将所述第一数值与第二数值的比值作为所述目标元素在第j列中的干信比。可选的,对所述LED阵列中LED单元调整的倾斜角度小于LED单元的最大发光角度。一种可见光通信中的发光二极管调整装置,应用于MIMO系统中,所述MIMO系统中包括LED阵列和PD阵列,所述LED阵列中LED单元的数量与所述PD阵列中PD单元的数量相同,所述装置包括:调整单元,用于调整所述LED阵列中LED单元的倾斜角度;计算单元,用于在调整的过程中,实时计算所述LED阵列与所述PD阵列之间的N×N直流增益矩阵,所述直流增益矩阵中第i行,第j列的目标元素的数值为所述LED阵列中第j个LED单元到所述PD阵列中第i个PD单元之间通信链路的直流增益,N为所述PD单元和所述LED单元的数量;确定单元,用于若通过所述计算单元计算得到所述直流增益矩阵中所述目标元素的数值为第i行和第j列中数值最大的,且所述目标元素在第j列中的干信比小于预设值,确定对所述LED阵列中第j个LED单元中的倾斜角度调整完毕。可选的,所述LED阵列的LED单元和所述PD阵列的PD单元具有一一对应关系。可选的,所述目标元素处于所述直流增益矩阵的主对角线上,所述主对角线为从所述直流增益矩阵的左上到右下的对角线。可选的,所述计算单元具体用于将所述直流增益矩阵第j列中除了所述目标元素外的N-1个元素数值的平方和作为第一数值,将所述目标元素数值的平方作为第二数值;将所述第一数值与第二数值的比值作为所述目标元素在第j列中的干信比。可选的,所述调整单元对所述LED阵列中LED单元调整的倾斜角度小于LED单元的最大发光角度。由上述技术方案可以看出,调整LED阵列中LED单元的倾斜角度,在调整的过程中,实时计算所述LED阵列与所述PD阵列之间的N×N直流增益矩阵,所述直流增益矩阵中第i行,第j列的目标元素的数值为所述LED阵列中第j个LED单元到所述PD阵列中第i个PD单元之间通信链路的直流增益,N为所述PD单元和所述LED单元的数量,若所述直流增益矩阵中所述目标元素的数值为第i行和第j列中数值最大的,且所述目标元素在第j列中的干信比小于预设值,则确定对所述LED阵列中第j个LED单元中的倾斜角度调整完毕,使得调整完毕后的所述LED阵列对所述PD阵列产生的信道相关性相比未调整前降低,提升了通信速率。由于不需要在MIMO系统中增加额外的光学器件,仅需对LED阵列的物理结构进行优化,降低了成本,提高了缩小LED阵列和PD阵列的可能性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为一种MIMO系统中的信道模型示意图;图2为本专利技术实施例提供的一种可见光通信中的发光二极管调整方法的方法流程图;图3a为本专利技术实施例提供的一种LED阵列的排列和编号示意图;图3b为本专利技术实施例提供的一种LED单元的调整角度示意图;图3c为本专利技术实施例提供的一种调整后的MIMO系统的直流增益矩阵;图4为本专利技术实施例提供的一种可见光通信中的发光二极管调整装置的装置结构图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案本文档来自技高网
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一种可见光通信中的发光二极管调整方法和装置

【技术保护点】
一种可见光通信中的发光二极管调整方法,其特征在于,应用于多输入多输出MIMO系统中,所述MIMO系统中包括发光二极管LED阵列和光电二极管PD阵列,所述LED阵列中LED单元的数量与所述PD阵列中PD单元的数量相同,所述方法包括:调整所述LED阵列中LED单元的倾斜角度;在调整的过程中,实时计算所述LED阵列与所述PD阵列之间的N×N直流增益矩阵,所述直流增益矩阵中第i行,第j列的目标元素的数值为所述LED阵列中第j个LED单元到所述PD阵列中第i个PD单元之间通信链路的直流增益,N为所述PD单元和所述LED单元的数量;若所述直流增益矩阵中所述目标元素的数值为第i行和第j列中数值最大的,且所述目标元素在第j列中的干信比小于预设值,确定对所述LED阵列中第j个LED单元中的倾斜角度调整完毕。

【技术特征摘要】
1.一种可见光通信中的发光二极管调整方法,其特征在于,应用于多输
入多输出MIMO系统中,所述MIMO系统中包括发光二极管LED阵列和光
电二极管PD阵列,所述LED阵列中LED单元的数量与所述PD阵列中PD
单元的数量相同,所述方法包括:
调整所述LED阵列中LED单元的倾斜角度;
在调整的过程中,实时计算所述LED阵列与所述PD阵列之间的N×N直
流增益矩阵,所述直流增益矩阵中第i行,第j列的目标元素的数值为所述
LED阵列中第j个LED单元到所述PD阵列中第i个PD单元之间通信链路的
直流增益,N为所述PD单元和所述LED单元的数量;
若所述直流增益矩阵中所述目标元素的数值为第i行和第j列中数值最大
的,且所述目标元素在第j列中的干信比小于预设值,确定对所述LED阵列
中第j个LED单元中的倾斜角度调整完毕。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
所述LED阵列的LED单元和所述PD阵列的PD单元具有一一对应关系。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,
所述目标元素处于所述直流增益矩阵的主对角线上,所述主对角线为从
所述直流增益矩阵的左上到右下的对角线。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
将所述直流增益矩阵第j列中除了所述目标元素外的N-1个元素数值的平
方和作为第一数值,将所述目标元素数值的平方作为第二数值;
将所述第一数值与第二数值的比值作为所述目标元素在第j列中的干信
比。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
对所述LED阵列中LED单元调整的倾斜角度小于LED单元的最大发光
角度。
6.一种可见光通信中的发光二极管调整装置,其特征在于,...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱义君张海勇
申请(专利权)人:中国人民解放军信息工程大学
类型:发明
国别省市:河南;41

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