一种混合VOOK和重构分层OFDM的可见光通信传输方法技术

本发明专利技术公开了一种混合VOOK和重构分层OFDM的可见光通信传输方法，包括：根据VOOK的码字生成VOOK的时域信号；对子载波序号进行分层生成分层OFDM的时域信号；根据VOOK的时域信号生成生成重构信号；将VOOK的时域信号、分层OFDM的频域信号和重构信号叠加生成VLC传输信号，使VLC传输信号经数模转换后，输入至LED中进行照明和通信传输；接收端将接收到的通信传输信号通过光电检测器件转化为电信号，在执行IFFT操作和频域均衡后，并行地进行VOOK和分层OFDM的信号检测。本发明专利技术有效地提升了传输的频谱效率，实现了高效频谱传输和调光控制的双重功能，避免了分层OFDM的信号检测对VOOK的调光水平的依赖性，具有更高效的频谱效率，有效地降低了接收复杂度和处理时延。降低了接收复杂度和处理时延。降低了接收复杂度和处理时延。

【技术实现步骤摘要】
一种混合VOOK和重构分层OFDM的可见光通信传输方法


[0001]本专利技术涉及一种混合VOOK和重构分层OFDM的可见光通信传输方法，属于可见光通信


技术介绍

[0002]发光二级管(LED)凭借发光效率高、使用寿命长等优势，逐渐替代了传统的白炽灯等传统的发光源，成为当前照明的主流选择。在当前射频(RF)通信频谱资源短缺的背景下，可见光通信(VLC)利用发光二极管(LED)发出的光线作为媒介进行信息传输，开拓了无线通信的新频谱，是当前的研究热点。
[0003]目前，VLC的标准IEEE 802.15.7推荐采用的VOOK调制方法的频谱效率被限制在1bit/s/Hz，无法满足高速率传输的需求。OFDM调制技术是实现高速VLC的主流选择，虽然VLC中目前存在频谱且功率高效的分层OFDM方法，但具有接收复杂度和处理时延高的问题。此外，大部分基于传统分层OFDM方法的可调光方法中的调光信号只能实现调光控制，无法承载信息传输，传统分层OFDM无法直接兼容可调光VOOK方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种混合VOOK和重构分层OFDM的可见光通信传输方法，有效地提升了传输的频谱效率，实现了高效频谱传输和调光控制的双重功能，避免了分层OFDM的信号检测对VOOK的调光水平的依赖性，具有更高效的频谱效率，有效地降低了接收复杂度和处理时延。
[0005]为实现以上目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0006]本专利技术提供了一种混合VOOK和重构分层OFDM的可见光通信传输方法，包括：
[0007]根据VOOK的码字生成一个分层OFDM符号时间的VOOK的码字；
[0008]根据一个分层OFDM符号时间的VOOK的码字生成VOOK的时域信号；
[0009]对子载波序号进行分层，并将分层后的子载波序号划分为承载信息的子载波集合和未承载信息的子载波集合；
[0010]将发送信息加载于承载信息的子载波集合上，未承载信息的子载波集合取值设置为零，从而生成分层OFDM的频域信号；
[0011]对分层OFDM的频域信号执行傅里叶逆变换操作，生成分层OFDM的时域信号；
[0012]根据VOOK的时域信号生成重构控制符号，并根据重构控制符号生成重构信号；
[0013]将VOOK时域信号、分层OFDM的频域信号和重构信号叠加生成VLC传输信号，使VLC传输信号经数模转换后，输入至LED中进行照明和通信传输；
[0014]接收端将接收到的光信号通过光电检测器件转化为电信号，在执行IFFT操作和频域均衡后，并行地进行VOOK和分层OFDM的信号检测。
[0015]进一步的，所述根据VOOK的码字生成一个分层OFDM符号时间的VOOK的码字，包括以下步骤：
[0016]将VOOK的码字表示为：
[0017][0018]其中，c为VOOK的码字，d
i
∈{0,1}为第i个发送的信息比特，b为调光控制符号，为信息比特占用的长度，为调光控制符号占用的长度，当调光水平低于50％时，b取值为0，当调光水平高于50％时，b取值为1；
[0019]将分层OFDM的子载波数目设置为N，分层OFDM的分层数目设置为L，则VOOK的码字的长度表示为：
[0020]D＝N/2
L
[0021]其中，D为VOOK的码字的长度；
[0022]一个分层OFDM符号时间的VOOK的码字表示为：
[0023][0024]其中，c
OFDM
为一个分层OFDM符号时间的VOOK的码字。
[0025]进一步的，所述根据一个分层OFDM符号时间的VOOK的码字生成VOOK的时域信号的计算公式为：
[0026][0027]其中，为第n个采样时刻的VOOK的时域信号，I
H
为LED允许的最大信号，I
L
为LED允许的最小信号，为c
OFDM
的第n个元素。
[0028]进一步的，所述对子载波序号进行分层，并将分层后的子载波序号划分为承载信息的子载波集合和未承载信息的子载波集合，包括以下步骤：
[0029]k＝2
l
‑1(2i+1)
[0030]其中，k为分层OFDM的子载波序号，l为分层OFDM的分层序号，i＝0,1,
…
,N/2
l
‑
1；
[0031]承载信息的子载波集合表示为：
[0032]Q＝{k|k＝2
l
‑1(2i+1),i＝0,
…
,N/2
l
‑
1,l＝1,
…
,L}
[0033]其中，Q为承载信息的子载波集合；
[0034]未承载信息的子载波集合表示为：
[0035][0036]其中，为未承载信息的子载波集合。
[0037]进一步的，所述生成分层OFDM的频域信号的计算公式为：
[0038][0039]其中，X
k
为分层OFDM的频域信号，k＝0,
…
,N
‑
1，B
k
表示第k个子载波的正交幅度调制符号。
[0040]进一步的，分层OFDM的时域信号记为x
n
,n＝0,1,
…
,N
‑
1。
[0041]进一步的，所述根据VOOK的时域信号生成重构控制符号，并根据重构控制符号生成重构信号，包括以下步骤：
[0042][0043]其中，s
n
为重构控制符号。
[0044]重构信号表示为：
[0045][0046]其中，r
n
为重构信号，表示取最小值操作，mod(n,N/2
L
)表示n关于N/2
L
取余操作。
[0047]进一步的，所述将VOOK的时域信号、分层OFDM的时域信号和重构信号叠加生成VLC传输信号的计算公式为：
[0048][0049]其中，y
n
为VLC传输信号。
[0050]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0051]1、本方法与单纯地采用VOOK方法相比，通过应用OFDM调制技术，使得分层OFDM和VOOK信号共同承载数据传输，频谱效率不再被限制为1bit/s/Hz，有效地提升了传输的频谱效率，并随着分层OFDM的层数增加而提高，同时，保持了VOOK线性调光控制的优势，实现了高效频谱传输和调光控制的双重功能。
[0052]2、本方法与其它现有可调光方法相比，VOOK的时域信号落入未承载信息的子载波集合上，不会干扰重构分层OFDM的信息传输，从而避免了分层OFDM的信号检测对VOOK的调光水平的依赖性。
[0053]3、本方法与传统分层OFDM本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合VOOK和重构分层OFDM的可见光通信传输方法，其特征在于，包括：根据VOOK的码字生成一个分层OFDM符号时间的VOOK的码字；根据一个分层OFDM符号时间的VOOK的码字生成VOOK的时域信号；对子载波序号进行分层，并将分层后的子载波序号划分为承载信息的子载波集合和未承载信息的子载波集合；将发送信息加载于承载信息的子载波集合上，未承载信息的子载波集合取值设置为零，从而生成分层OFDM的频域信号；对分层OFDM的频域信号执行傅里叶逆变换操作，生成分层OFDM的时域信号；根据VOOK的时域信号生成重构控制符号，并根据重构控制符号生成重构信号；将VOOK的时域信号、分层OFDM的频域信号和重构信号叠加生成VLC传输信号，使VLC传输信号经数模转换后，输入至LED中进行照明和通信传输；接收端将接收到的光信号通过光电检测器件转化为电信号，在执行IFFT操作和频域均衡后，并行地进行VOOK和分层OFDM的信号检测。2.根据权利要求1所述的混合VOOK和重构分层OFDM的可见光通信传输方法，其特征在于，所述根据VOOK的码字生成一个分层OFDM符号时间的VOOK的码字，包括以下步骤：将VOOK的码字表示为：其中，c为VOOK的码字，d
i
∈{0,1}为第i个发送的信息比特，b为调光控制符号，为信息比特占用的长度，为调光控制符号占用的长度，当调光水平低于50％时，b取值为0，当调光水平高于50％时，b取值为1；将分层OFDM的子载波数目设置为N，分层OFDM的分层数目设置为L，则VOOK的码字的长度表示为：D＝N/2
L
其中，D为VOOK的码字的长度；一个分层OFDM符号时间的VOOK的码字表示为：其中，c
OFDM
为一个分层OFDM符号时间的VOOK的码字。3.根据权利要求2所述的混合VOOK和重构分层OFDM的可见光通信传输方法，其特征在于，所述根据一个分层OFDM符号时间的VOOK的码字生成VOOK的时域信号的计算公式为：其中，为第n个采样时刻的VOOK的时域信号，I
H
为LED允许的最大信号，I
L
为LED允许的最小信号，为c
OFDM
的第n个元素。
4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宝龙，王凌晨，施建锋，吴勤勤，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：