一种基于LED的可见光通信发射端校正方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于LED的可见光通信发射端校正方法及系统，该方法通过在LED的发射端放置的PD探测器实时耦合LED发射的可见光通信信号，计算得出可见光通信发射链路和LED的响应，进而将该响应转换为对发射基带信号的频域补偿系数，并对发射基带信号进行实时补偿，将补偿后的发射基带信号送至发射链路，经发射链路调理、放大和电光转换后，形成无失真的宽带可见光通信信号，从而解决了对可见光通信信号造成时变影响的问题，另外，此发明专利技术使得发射信号能够实时匹配可见光发射链路的电路分布参数和LED的电光转换特性，生成GHz量级带宽平坦的可见光通信信号，从而显著提升可见光通信等系统的性能。等系统的性能。等系统的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LED的可见光通信发射端校正方法及系统


[0001]本专利技术属于可见光通信
，具体涉及一种基于LED的可见光通信发射端校正方法及系统。

技术介绍

[0002]随着无线通信的迅猛发展，信息技术的急速迭代带动移动数据流量的指数级增长，给移动网络带来前所未有的带宽、频谱等压力。频谱资源日益稀缺使得寻找更宽、更高效的通信频带和更利于推广的无线接入方式迫在眉睫。基于此，顺应技术改革，可见光通信技术在这个大环境之中应运而生。相较于传统的射频通信技术而言，可见光通信技术具有绿色，安全，环保，保密性强，节约频谱资源等诸多优势，还可以在满足基本照明的条件下同时实现高速信息传输，因此一跃成为研究热点。
[0003]在可见光通信系统中，LED的发射电路包括DAC、发射端预均衡电路、驱动电路、放大电路和LED。LED同时作为光源、可见光通信信号的发射端、以及电信号到光信号的转化器件，其本身的分布参数，对可见光通信信号的质量影响非常大。比如，LED结电容的存在会导致LED的
‑
3dB带宽受限，这在很大程度上影响了可见光通信信号的频域平坦度和群时延。针对此问题，在发射端采取对LED做预均衡处理的方法，将LED频率曲线的高增益部分进行衰减，从而拉平LED的频率响应曲线，使得其在宽频带范围内具有较为平坦的带宽。但这种方法会使得LED内部功率损耗严重等问题，导致LED额外发热，进一步恶化了LED的工作环境，造成LED的分布参数漂移，影响可见光通信发射端频率响应和群时延的稳定性。
[0004]除此之外，更严重的是，可见光的发射端所含的均衡电路、驱动电路、放大电路的电路特性以及LED的电光转换性能，尤其是LED的偏置电流、色温、响应速度等都会受到LED工作环境的影响。这使得LED的电光转化性能是时变的，尤其是为了增加LED的平坦带宽，在LED的发射端增加预均衡电路时，更会加速LED电光转换性能的时变速度，这严重得限制了LED的通信功能，尤其是高速通信的性能。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术实施例当中提供了一种基于LED的可见光通信发射端校正方法及系统，旨在解决现有技术中，可见光的发射端所含的均衡电路、驱动电路、放大电路的电路特性以及LED的电光转换性能，对可见光通信信号造成时变影响的问题。
[0006]本专利技术实施例的第一方面提供了一种基于LED的可见光通信发射端校正方法，所述方法包括：获取发射基带信号，将所述发射基带信号发送至发射链路中进行预处理，得到发射链路信号，并将所述发射链路信号发送至发射端的LED中，完成电光转换，生成可见光通信信号；在所述LED的出光方向上放置有PD探测器，所述PD探测器用于接收所述LED发出的部分可见光，并耦合所述可见光中携带的所述可见光通信信号，得到耦合信号，并将所述耦
合信号进行调理和采样处理，得到数字耦合信号；根据所述发射基带信号和所述数字耦合信号，计算得到所述可见光通信发射端的信道响应函数；根据所述信道响应函数，计算得到所述可见光发射信道的幅频响应，并根据所述幅频响应，确定所述发射基带信号的频域补偿系数；根据所述频域补偿系数，对所述发射基带信号进行频域补偿处理，得到补偿信号，并将所述补偿信号发送至所述发射链路中，以完成可见光通信发射端校正。
[0007]进一步地，所述获取发射基带信号，将所述发射基带信号发送至发射链路中进行预处理，得到发射链路信号，并将所述发射链路信号发送至发射端的LED中，完成电光转换，生成可见光通信信号的步骤之前包括：对所述预处理过程中的发射参数进行设置，其中，所述发射参数至少包括LED响应频率参数、预均衡器调制带宽参数、驱动电路电流能力参数以及放大电路增益参数。
[0008]进一步地，所述获取发射基带信号，将所述发射基带信号发送至发射链路中进行预处理，得到发射链路信号的步骤中，将所述发射基带信号至少依次进行数模转换处理、预均衡处理、驱动处理以及放大处理，得到所述发射链路信号。
[0009]进一步地，所述在所述LED的出光方向上放置有PD探测器，所述PD探测器用于接收所述LED发出的部分可见光，并耦合所述可见光中携带的所述可见光通信信号，得到耦合信号，并将所述耦合信号进行调理和采样处理，得到数字耦合信号的步骤包括：将所述耦合信号依次进行滤波、放大和模数转换采样处理，得到所述数字耦合信号。
[0010]进一步地，所述根据所述发射基带信号和所述数字耦合信号，计算得到所述可见光通信发射端的信道响应函数的步骤包括：根据Y=XH+N，计算得到所述信道响应函数，其中，x(t)表示为所述发射基带信号，y(t)表示为所述数字耦合信号，H表示为所述信道响应函数，表示为t时刻第N
i
路发射基带信号，表示为t时刻第N
i
路数字耦合信号，X表示为所述频域上的发射基带信号，Y表示为所述频域上的数字耦合信号，N表示噪声。
[0011]进一步地，所述根据所述信道响应函数，计算得到所述可见光发射信道的幅频响应，并根据所述幅频响应，确定所述发射基带信号的频域补偿系数的步骤包括：将所述可见光通信发射端的所述信道响应函数取模，得到所述幅频响应，并根据所述幅频响应和目标幅度功率点，计算所述频域补偿系数。
[0012]进一步地，所述频域补偿系数的计算公式为：
，i=[1,2,
…
,m]；其中，K
i
表示第i个频点下的频域补偿系数，P
i
表示第i个频点下的幅频响应，a表示所述目标幅度功率点，m表示频域补偿下的总频点数。
[0013]进一步地，所述根据所述频域补偿系数，对所述发射基带信号进行频域补偿处理，得到补偿信号，并将所述补偿信号发送至所述发射链路中，以完成可见光通信发射端校正的步骤包括：获取所述发射基带信号的频域信号以及对应频点下的所述频域补偿系数，计算得到补偿频域信号，并将所述补偿频域信号进行傅里叶逆变换，得到所述补偿信号。
[0014]进一步地，所述获取所述发射基带信号的频域信号以及对应频点下的所述频域补偿系数，计算得到补偿频域信号的步骤中，所述补偿频域信号的计算公式为：，i=[1,2,
…
,m]；其中，表示第i个频点下的补偿频域信号，K
i
表示第i个频点下的频域补偿系数，表示第i个频点下的频域信号，m表示频域补偿下的总频点数。
[0015]本专利技术实施例的另一方面提供了一种基于LED的可见光通信发射端校正系统，所述系统包括：获取模块，用于获取发射基带信号，将所述发射基带信号发送至发射链路中进行预处理，得到发射链路信号，并将所述发射链路信号发送至发射端的LED中，完成电光转换，生成可见光通信信号；耦合模块，用于在所述LED的出光方向上放置有PD探测器，所述PD探测器用于接收所述LED发出的部分可见光，并耦合所述可见光中携带的所述可见光通信信号，得到耦合信号，并将所述耦合信号进行调理和采样处理，得到数字耦合信号；信道响应函数计算模块，用于根据所述发射基带信号和所述数字耦合信号，计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于LED的可见光通信发射端校正方法，其特征在于，所述方法包括：获取发射基带信号，将所述发射基带信号发送至发射链路中进行预处理，得到发射链路信号，并将所述发射链路信号发送至发射端的LED中，完成电光转换，生成可见光通信信号；在所述LED的出光方向上放置有PD探测器，所述PD探测器用于接收所述LED发出的部分可见光，并耦合所述可见光中携带的所述可见光通信信号，得到耦合信号，并将所述耦合信号进行调理和采样处理，得到数字耦合信号；根据所述发射基带信号和所述数字耦合信号，计算得到所述可见光通信发射端的信道响应函数；根据所述信道响应函数，计算得到所述可见光发射信道的幅频响应，并根据所述幅频响应，确定所述发射基带信号的频域补偿系数；根据所述频域补偿系数，对所述发射基带信号进行频域补偿处理，得到补偿信号，并将所述补偿信号发送至所述发射链路中，以完成可见光通信发射端校正。2.根据权利要求1所述的基于LED的可见光通信发射端校正方法，其特征在于，所述获取发射基带信号，将所述发射基带信号发送至发射链路中进行预处理，得到发射链路信号，并将所述发射链路信号发送至发射端的LED中，完成电光转换，生成可见光通信信号的步骤之前包括：对所述预处理过程中的发射参数进行设置，其中，所述发射参数至少包括LED响应频率参数、预均衡器调制带宽参数、驱动电路电流能力参数以及放大电路增益参数。3.根据权利要求1所述的基于LED的可见光通信发射端校正方法，其特征在于，所述获取发射基带信号，将所述发射基带信号发送至发射链路中进行预处理，得到发射链路信号的步骤中，将所述发射基带信号至少依次进行数模转换处理、预均衡处理、驱动处理以及放大处理，得到所述发射链路信号。4.根据权利要求1所述的基于LED的可见光通信发射端校正方法，其特征在于，所述在所述LED的出光方向旁上放置有PD探测器，所述PD探测器用于接收所述LED发出的部分可见光，并耦合所述可见光中携带的所述可见光通信信号，得到耦合信号，并将所述耦合信号进行调理和采样处理，得到数字耦合信号的步骤包括：将所述耦合信号依次进行滤波、放大和模数转换采样处理，得到所述数字耦合信号。5.根据权利要求1所述的基于LED的可见光通信发射端校正方法，其特征在于，所述根据所述发射基带信号和所述数字耦合信号，计算得到所述可见光通信发射端的信道响应函数的步骤包括：根据Y=XH+N，计算得到所述信道响应函数，其中，x(t)表示为所述发射基带信号，y(t)表示为所述数字耦合信号，H表示为所述信道响应函数，表示为t时刻第N
i
路发射基带信号，表示为t时刻第N
i
路数字耦合信号，
X表示为所述频域上的发射基带信号，Y表示为所述频域上的数字耦合信号，N表示噪声。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王正海，段贡献，张旭，许林，王玉皞，洪升，菅杰，李珩，陈俊源，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：