本发明专利技术涉及一种用于室内通信系统的基于OFDM技术的PLC‑VLC传输方法，包括步骤：S1：将通过PLC信道、噪声损坏的信号经OFDM解调后进一步传输；S2：将来自PLC的OFDM信号以交织方法映射到VLC OFDM信号中；S3：在满足通信和照明要求的同时，映射的信号在VLC系统中调整和传输；S4：接收机接收并重建信号以恢复原始信号。与现有技术相比，本发明专利技术方案中室内通信中PLC和VLC采用OFDM技术来支持高数据速率传输，首先信息数据经过PLC信道之后，信号被噪声损坏，经OFDM解调后由PLC发送，然后将来自PLC的OFDM信号以交织方法映射到VLC OFDM信号中。
【技术实现步骤摘要】
用于室内通信系统的基于OFDM技术的PLC-VLC传输方法
本专利技术涉及一种可见光通信技术，尤其是涉及一种用于室内通信系统的基于OFDM技术的PLC-VLC传输方法。
技术介绍
由于可见光通信(VLC)具有较大带宽和不受调制的频谱，高数据速率的传输，没有电磁干扰和高安全性的优点，使得VLC受到研究者们越来越多的关注。在基于强度调制/直接检测(IM/DD)的VLC系统中，只有非负信号可以通过光强度来调制。研究者们在IM/DDVLC系统中开发了大量的强度调制，例如开关键控(OOK)，脉冲位置调制(PPM)和色移键控(CSK)。然而，这些调制方案不能实现高带宽效率或易受符号间干扰(ISI)的影响。为了弥补这些缺点，一些研究者们已经向VLC系统引入了诸如直流偏移OFDM(DCO-OFDM)和非对称限幅光OFDM(ACO-OFDM)的正交频分复用。近来，由多色芯片组成的白光LED，即红色，绿色和蓝色芯片(RGB-LED)或红色，绿色，蓝色和琥珀色芯片(RGBA-LED)，因其具有高调制带宽，使得其在VLC系统中成为有前途的发射机。已经有研究者通过使用基于颜色空间的调制，将OFDM技术应用于基于RGB-LED的VLC系统。此外，由于白光LED由多色芯片组成，不同颜色的混合会引起多色互动，即串扰。同时考虑到照明和通信的要求，如今，在VLC系统应用中引入RGBA-LED用作发射机和接收机。然而，就目前的技术而言VLC必须接入具有广泛的室内覆盖的骨干网才可以保证良好的通信。由于所有LED都连接到室内VLC系统中的电源线，因此使用电力线作为主干是很自然的。在这种环境下，电力线通信(PLC)的带宽可以达到30MHz，从而可以支持快速可靠的通信。目前，许多文献研究了集成的PLC/VLC系统。研究者们首先提出了一个集成PLC/VLC系统并分析了二进制调制方案的误码率(BER)，然后他们进一步分析了窄带OFDM在PLC/VLC系统的性能。由于中继和多输入多输出(MIMO)的优势使得其成为PLC/VLC系统中实现的潜在技术。在PLC/VLC系统中，PLC中的OFDM信号在通过PLC通道时被背景噪声和脉冲噪声破坏，并在VLC系统中传输时受到多色信号引发的串扰，限制了高阶调制方案的系统性能。因此，我们通过采用OFDM技术和使用RGBA-LED作为VLC中的信息发射器来呈现集成的PLC/VLC系统，并分析不同脉冲噪声影响下的误码率，以获得更好的传输性能。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于室内通信系统的基于OFDM技术的PLC-VLC传输方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于室内通信系统的基于OFDM技术的PLC-VLC传输方法，包括步骤：S1：将通过PLC信道、噪声损坏的信号经OFDM解调后进一步传输；S2：将来自PLC的OFDM信号以交织方法映射到VLCOFDM信号中；S3：在满足通信和照明要求的同时，映射的信号在VLC系统中调整和传输；S4：接收机接收并重建信号以恢复原始信号。所述步骤S2具体包括步骤：S21：设定用于PLC和VLCOFDM的子载波的数目：aN＝b(M-2)其中：a为PLC的数据数目，b为VLCOFDM数据数目，N为PLCOFDM子载波数目，M为VLCOFDM的子载波的数目；S22：将奇数子载波映射到一个VLCOFDM信号中，而偶数子载波则映射到具有Hermitian对称性质的另一个VLCOFDM信号中。所述PLC的数据数目和VLCOFDM数据数目的数据数目均为1。所述VLC系统为RGBA-LED组成的白光LED的VLC系统，所述步骤S3具体包括步骤：S31：对VLCOFDM信号执行IFFT方式调制分离得到两个单极信号：xi＝max(x,0)和xj＝-min(x,0)，其中：i，j∈{R,G,B,A}，表示RGBA-LED的颜色标志；S32：通过剪切后偏置操作来调整分离的单极信号；S33：根据设定混色比，将四种颜色混合在一起以产生白光，分离调整后的四种信号经RGBA-LED在VLC信道中传输。所述步骤S31具体为：对VLCOFDM信号执行并/串行转换和循环前缀添加，将双极离散时域信号分离成两个单极信号。在VLC系统，每种颜色的瞬时强度不应超过最大值Imax。所述步骤S4具体包括步骤：S41：接收各颜色的信号，其中，第i路颜色的接收信号为：其中：yi为第i路颜色的接收信号，gi,i为第i路信号的光前端增益，hi为光信道的响应，为第i路颜色的发射信号，gi,j为发射端LED的第j个颜色信号与接收端第i个颜色信号的串扰，hj为光信道的响应，为第j路颜色的发射信号，ni为均值为0，方差为的加性高斯白噪声，wi为干扰；S42：对接收信号依次进行循环前缀去除，串/并行转换和FFT解调操作；S43：执行迫零均衡器以消除所接收的VLC信号中的符号间干扰，其中对于第i路信号，均衡器的输出为：其中：为均衡器的输出，Yi和Xi为yi和xi的频域信号，Hi为频域信道响应，Wi和Ni分别为wi和ni的频域表示；S44：在频域中重构从相同数据中分离两个的信号：S45：根据交织方法对重构的信号进行解映射，然后检测信号来恢复原始信息数据。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1)本专利技术方案中室内通信中PLC和VLC采用OFDM技术来支持高数据速率传输，首先信息数据经过PLC信道之后，信号被噪声损坏，经OFDM解调后由PLC发送，然后将来自PLC的OFDM信号以交织方法映射到VLCOFDM信号中。2)本专利技术方法在满足通信和照明要求的同时，对映射的信号采用由红色，绿色，蓝色和琥珀色LED芯片(RGBA-LED)组成的白光LED的VLC系统中调整和传输。使用电力线作为主干，将VLC系统接入到具有广泛室内覆盖的骨干网。在这种环境下，电力线通信(PLC)的带宽可以达到30MHz，从而可以支持快速可靠的通信。3)本专利技术方法在PLC和VLC系统中将Hermitian对称映射和信号分离引入到OFDM中，以确保时域信号是非负的。然后，在保证照明要求的同时，为OFDM开发剪切后偏置(BAC)操作。本专利技术由于同时考虑到了PLC通道中的脉冲噪声以及OFDM调制，所以本方法更贴近实际系统，更具有实际的指导意义。附图说明图1为本专利技术方法的主要步骤流程示意图；图2为本专利技术的流程框图；图3是本专利技术实施例中，室内可见光通信中，在加性高斯白噪声和脉冲噪声下不同调制和不同信噪比的误码率曲线图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。一种用于室内通信系统的基于OFDM技术的PLC-VLC传输方法，如图1和图2包括步骤：S1：信息数据首先由PLC发送，在通过PLC信道、噪声损坏的信号经OFDM解调后进一步传输；S2：使用光OFDM技术调制和传输信号，即将来自PLC的OFDM信号以交织方法映射到VLCOFDM信号中，具体包括步骤：S21：为了便于映射，应当适当地选择用于PLC和VLCOFDM的子载波的数目，即设定用于PLC和VLCOFDM的子载波的数目：aN＝b(M-2)其中：a为PLC的数据数目本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于室内通信系统的基于OFDM技术的PLC‑VLC传输方法，其特征在于，包括步骤：S1：将通过PLC信道、噪声损坏的信号经OFDM解调后进一步传输；S2：将来自PLC的OFDM信号以交织方法映射到VLC OFDM信号中；S3：在满足通信和照明要求的同时，映射的信号在VLC系统中调整和传输；S4：接收机接收并重建信号以恢复原始信号。
【技术特征摘要】
1.一种用于室内通信系统的基于OFDM技术的PLC-VLC传输方法，其特征在于，包括步骤：S1：将通过PLC信道、噪声损坏的信号经OFDM解调后进一步传输；S2：将来自PLC的OFDM信号以交织方法映射到VLCOFDM信号中；S3：在满足通信和照明要求的同时，映射的信号在VLC系统中调整和传输；S4：接收机接收并重建信号以恢复原始信号。2.根据权利要求1所述的一种用于室内通信系统的基于OFDM技术的PLC-VLC传输方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括步骤：S21：设定用于PLC和VLCOFDM的子载波的数目：aN＝b(M-2)其中：a为PLC的数据数目，b为VLCOFDM数据数目，N为PLCOFDM子载波数目，M为VLCOFDM的子载波的数目；S22：将奇数子载波映射到一个VLCOFDM信号中，而偶数子载波则映射到具有Hermitian对称性质的另一个VLCOFDM信号中。3.根据权利要求2所述的一种用于室内通信系统的基于OFDM技术的PLC-VLC传输方法，其特征在于，所述PLC的数据数目和VLCOFDM数据数目的数据数目均为1。4.根据权利要求1所述的一种用于室内通信系统的基于OFDM技术的PLC-VLC传输方法，其特征在于，所述VLC系统为RGBA-LED组成的白光LED的VLC系统，所述步骤S3具体包括步骤：S31：对VLCOFDM信号执行IFFT方式调制分离得到两个单极信号：xi＝max(x,0)和xj＝-min(x,0)，其中：i，j∈{R,G,B,A}，表示RGBA-LED的颜色标志；S32：通过剪切后偏置操作来调整分离的单极信号；S33：根据设定混色比，将四种颜...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭张节，孔磊，李敏，彭张林，
申请(专利权)人：上海师范大学，合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：上海,31
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