基于MIMO和可见光通信的智能交通系统及通信方法技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种基于MIMO和可见光通信的智能交通系统及通信方法，系统包括信源端、多个发射端、多个接收端以及处理器，信源产生原始信号，多个发射端对原始信号进行空间映射以及空时编码处理以得到发射信号，多个发射端通过大气湍流信道发送发射信号，发射信号经大气湍流信道传输后得到衰减信号，多个接收端接收衰减信号，处理器对衰减信号进行最大似然译码以及比对处理以得到智能交通系统的误码率。实施本发明专利技术实施例，克服了LED光通信受湍流效应对光传输的散射、多径效应以及信道衰落等影响从而导致通信距离短、误码率高等缺陷，从而提高了智能交通系统的通信性能。

【技术实现步骤摘要】
基于MIMO和可见光通信的智能交通系统及通信方法
本专利技术涉及城市交通
，具体涉及一种基于MIMO和可见光通信的智能交通系统及通信方法。
技术介绍
LED具有节能、寿命长、安全、环保、可靠性高等优点，同时又具备响应时间短、调制速度快等特性，为可见光通信(VisibleLightCommunication-VLC)的产生奠定了基础。可见光通信技术是利用LED的高速响应特性，将信号调制到LED上，发出光载波信号，光载波信号在空间中自由传播，最后经过光电探测器接收、再生、解调信号，实现信息的传递。可见光通信具有发射功率高、不占用无线电频谱、无电磁干扰、无电磁辐射、保密性好和节约能源等优点，能够同时实现照明和通信的双重功能。目前，LED可见光通信已应用在智能家居、路灯通信、灯塔通信和智能交通领域等诸多领域。智能交通系统(IntelligentTransportationSystem，简称ITS)是未来交通系统的发展方向，其是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。当将LED可见光通信应用于智能交通上时，只需在现有交通灯设备上安装简单的发射电路模块，同时在车辆上安装接收模块即可实现。但现有交通路口下，LED光通信直射路径的复杂度，不仅包括LED交通灯建造的位置不同、分布不同，而且在公路表面会有反射路径，以及相邻车辆的反射路径，并且在这些复杂情况下还受湍流效应对光传输的散射、多径效应以及信道衰落等影响从而导致通信距离短、误码率高等缺陷，严重影响现有智能交通系统的通信性能。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种基于MIMO和可见光通信的智能交通系统及通信方法，以克服LED光通信受湍流效应对光传输的散射、多径效应以及信道衰落等影响从而导致通信距离短、误码率高等缺陷，从而提高智能交通系统的通信性能。为实现上述目的，第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于MIMO和可见光通信的智能交通系统，包括信源端、多个发射端、多个接收端以及处理器，所述信源产生原始信号，多个所述发射端对所述原始信号进行空间映射以及空时编码处理以得到发射信号，多个所述发射端通过大气湍流信道发送所述发射信号，所述发射信号经所述大气湍流信道传输后得到衰减信号，多个所述接收端接收所述衰减信号，所述处理器对所述衰减信号进行最大似然译码以及比对处理以得到所述智能交通系统的误码率。作为本申请一种优选的实施方式，所述发射端包括多个LED交通灯、编码端以及发射天线；多个所述LED灯接收经开关键控调制方式调制的所述原始信号，所述编码端对所述原始信号进行空间映射以得到映射信号，所述编码端采用空时编码技术对所述映射信号进行编码以得到所述发射信号，所述发射天线将所述发射信号向外发出。作为本申请一种优选的实施方式，所述接收端包括多个接收机，每一所述接收机包括接收天线，所述接收天线接收所述衰减信号。作为本申请一种优选的实施方式，所述处理器包括译码端以及比对端，所述译码端对所述衰减信号进行最大似然译码处理以得到译码信号，所述比对端比对所述发射信号和译码信号以得到所述智能交通系统的误码率。第二方面，本专利技术实施例提供了一种智能交通系统的通信方法，所述智能交通包括信源端、多个发射端、多个接收端以及处理器；所述通信方法包括：所述信源产生原始信号；多个所述发射端对所述原始信号进行空间映射以及空时编码处理以得到发射信号；多个所述发射端通过大气湍流信道发送所述发射信号；多个所述接收端接收衰减信号，所述到衰减信号由所述发射信号经所述大气湍流信道传输后所得；所述处理器对所述衰减信号进行最大似然译码以及比对处理以得到所述智能交通系统的误码率。作为本申请一种优选的实施方式，所述处理器对所述衰减信号进行最大似然译码处理以得到译码信号，比对所述发射信号和译码信号以得到所述智能交通系统的误码率。实施本专利技术实施例，基于MIMO(MultipleInputMultipleOutput，多输入多输出)和可见光通信技术构建智能交通系统，该智能交通系统包括多个发射端以及多个接收端，适用于大气湍流下的智能通信，由于多个发射端和多个接收端构建了多个信道，从而克服了LED光通信受湍流效应对光传输的散射、多径效应以及信道衰落等影响从而导致通信距离短、误码率高等缺陷，进而提高了智能交通系统的通信性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。图1a是发射分集增多时系统误码率和信噪比之间的变化曲线图；图1b是接收分集增多时系统误码率和信噪比之间的变化曲线图图2是本专利技术第一实施例提供的基于MIMO和可见光通信的智能交通系统的结构示意图；图3是图2所示发射端的结构示意图；图4是图2所示处理器的结构示意图；图5a是不同分集程度的系统经过强湍流后误码率与信噪比变化曲线图；图5b是不同分集程度的系统经过中等强度湍流后误码率与信噪比变化曲线图；图5c是不同分集程度的系统经过弱湍流后误码率与信噪比变化曲线图；图6是本专利技术第一实施例提供的智能交通系统的通信方法的示意流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。还应当理解，在此本专利技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本专利技术。如在本专利技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本专利技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。为更好地理解本专利技术实施例，先对其原理做如下说明：在不考虑湍流效应对智能交通系统性能影响的前提下，图1a和图1b讨论了当智能交通系统采用不同分集成都的发射分集和接收分集时，系统误码率和信号比之间的关系。从图1a可以看出，当接收端天线个数一定时，随着发射端天线个数的增多，系统误码率性能越好；从图1b可以看出，当发射端天线个数一定时，随着接收端天线个数的增多，系统误码率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MIMO和可见光通信的智能交通系统，其特征在于，包括信源端、多个发射端、多个接收端以及处理器，所述信源产生原始信号，多个所述发射端对所述原始信号进行空间映射以及空时编码处理以得到发射信号，多个所述发射端通过大气湍流信道发送所述发射信号，所述发射信号经所述大气湍流信道传输后得到衰减信号，多个所述接收端接收所述衰减信号，所述处理器对所述衰减信号进行最大似然译码以及比对处理以得到所述智能交通系统的误码率。

【技术特征摘要】
1.一种基于MIMO和可见光通信的智能交通系统，其特征在于，包括信源端、多个发射端、多个接收端以及处理器，所述信源产生原始信号，多个所述发射端对所述原始信号进行空间映射以及空时编码处理以得到发射信号，多个所述发射端通过大气湍流信道发送所述发射信号，所述发射信号经所述大气湍流信道传输后得到衰减信号，多个所述接收端接收所述衰减信号，所述处理器对所述衰减信号进行最大似然译码以及比对处理以得到所述智能交通系统的误码率。2.如权利要求1所述的基于MIMO和可见光通信的智能交通系统，其特征在于，所述发射端包括多个LED交通灯、编码端以及多个发射天线；多个所述LED灯接收经开关键控调制方式调制的所述原始信号，所述编码端对所述原始信号进行空间映射以得到映射信号，所述编码端采用空时编码技术对所述映射信号进行编码以得到所述发射信号，所述发射天线将所述发射信号向外发出。3.如权利要求2所述的基于MIMO和可见光通信的智能交通系统，其特征在于，所述接收端包括多个接收机，每一所述接收机包括接收天线...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦岭，张玉鹊，徐艳红，郭瑛，李宝山，杜永兴，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15