The invention discloses a visible optical communication system based on space synthesis modulation and its implementation method. The system mainly includes transmitter and receiving terminal. The transmitter part includes information forward coding module, DC balanced coding module, space synthesis modulation module and LED transmitting front-end. The information forward coding module uses incomparable rate coding mode to encode input information, and divides information to generate coded data packets. The DC balanced coding module generates each data packet twice. Encoding to ensure the balance of the total power of each data packet, avoid the light flashing caused by data communication. Spatial synthesis modulation module modulates the data packet to generate corresponding data symbols, and generates digital control signals to control the transmission of information by the LED transmitting module. Receiving terminal is used to receive information sent by transmitter. It mainly includes photoelectric receiver, pre-AC coupling conditioning circuit, analog-to-digital conversion module and digital signal processing unit.
【技术实现步骤摘要】
一种基于空间合成调制的可见光通信系统及实现方法
本专利技术属于可见光通信
,尤其涉及基于空间合成调制技术的可见光通信系统及其实现方法,系统利用普通照明LED灯具,实现高速率的无线数据通信服务。
技术介绍
随着社会的发展,人们对无线数据服务的需求急剧增加。一方面,传统基于无线射频信号的通信系统,例如WiFi,已不能很好地满足在高人群密度下的数据通信;另一方面,基于LED的室内照明系统的广泛使用,为基于普通白光LED的可见光通信系统提供了很好的布置基础。因为可见光通信系统可以复用现有照明设置,同时实现数据通信和照明功能。作为5G可能的接入技术之一,无论是学术界还是工业界,对可见光通信(又称LiFi),都有着广泛的研究。现有的技术方案,大多采用专用蓝光LED、复杂的编解码算法和复杂而昂贵的LED驱动前端以达到合适的通信速率。但是现有的方案很难适用在基于普通照明白光LED的低成本照明系统上,主要有以下三种原因:1)普通照明白光LED灯通信带宽有限,根据相关研究,普通白光LED的工作频率(即带宽)低于10MHz,如果想要提高带宽必须使用昂贵且普通照明系统不具备的蓝光透镜;2)普通白光LED有很强的非线性性,需要复杂的编解码算法,例如各种预编码和均衡算法,以实现最大光功率传输,因此极大地增加了系统成本和复杂度,不适合用于低成本且广泛存在的普通室内照明系统;3)在传统的可见光通信系统中,均使用模拟电流或电压驱动LED灯,以实现对可见光进行幅度调制,因此必须使用数模转换器(ADC)和复杂功放电路,对模拟信号进行功率放大和调理,进一步增加了硬件成本和系统复杂度。综合上 ...
【技术保护点】
1.一种基于空间合成调制的可见光通信系统,其特征在于,包括发射机(1)和接收终端(2);所述发射机(1)由信息前向编码模块(10)、直流平衡编码模块(11)、空间合成调制模块(12)和LED阵列发射前端(13)组成;所述接收终端(2)包括光电接收器(20)、前置交流耦合调理电路(21)、模数转换模块(22)和数字信号处理单元(23);所述发射机(1)用于编码待发送信息,首先由信息前向编码模块(10)对信息进行前项编码得到数据包,直流平衡编码模块(11)对数据包进行再次编码,而后由空间合成调制模块(12)根据前序模块编码生产的数据包生成对应的符号流并产生数字控制信号,数字控制信号直接控制LED阵列发射前端(13)中的各个LED灯组发出调制光,实现信息发送。所述接收终端(2)用于接收自由空间带有信息的调制光,其中首先由光电接收器(20)把光信号转化为模拟电信号,经后级前置交流耦合调理电路(21)对模拟电信号进行放大和滤波后,模数转换模块(22)把调理后的电信转换为数字信号,最后数字信号处理单元(23)完成对数字信号的解调和解码,从而还原发送信息实现信息通信。
【技术特征摘要】
1.一种基于空间合成调制的可见光通信系统,其特征在于,包括发射机(1)和接收终端(2);所述发射机(1)由信息前向编码模块(10)、直流平衡编码模块(11)、空间合成调制模块(12)和LED阵列发射前端(13)组成;所述接收终端(2)包括光电接收器(20)、前置交流耦合调理电路(21)、模数转换模块(22)和数字信号处理单元(23);所述发射机(1)用于编码待发送信息,首先由信息前向编码模块(10)对信息进行前项编码得到数据包,直流平衡编码模块(11)对数据包进行再次编码,而后由空间合成调制模块(12)根据前序模块编码生产的数据包生成对应的符号流并产生数字控制信号,数字控制信号直接控制LED阵列发射前端(13)中的各个LED灯组发出调制光,实现信息发送。所述接收终端(2)用于接收自由空间带有信息的调制光,其中首先由光电接收器(20)把光信号转化为模拟电信号,经后级前置交流耦合调理电路(21)对模拟电信号进行放大和滤波后,模数转换模块(22)把调理后的电信转换为数字信号,最后数字信号处理单元(23)完成对数字信号的解调和解码,从而还原发送信息实现信息通信。2.根据权利要求1所述的一种基于空间合成调制的可见光通信系统,其特征在于:所述直流平衡编码模块(11)采用原数据与其补码配对的编码方式对数据进行编码。3.根据权利要求1所述的一种基于空间合成调制的可见光通信系统,其特征在于:所述空间合成调制模块(12)完成对数据进行符号映射,并产生数字控制信号以控制LED阵列发射前端(13)中的LED灯组。4.根据权利要求1所述的一种基于空间合成调制的可见光通信系统,其特征在于:所述LED阵列发射前端(13)中LED灯组按照2的幂次方数量排列,且其灯组布局为同心圆形或多边形。5.根据权利要求1所述的一种基于空间合成调制的可见光通信系统,其特征在于:所述光电接收器(20)为多个或单个光敏二极管和或光敏三极管。6.根据权利要求1所述的一种基于空间合成调制的可见光通信系统,其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨彦兵,罗骏,陈晨,陈良银,陈硕,王伟,郭敏,王浩,
申请(专利权)人:四川大学,
类型:发明
国别省市:四川,51
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