[发明专利]用于可见光通信系统中的多进制归零光脉冲幅度调制和解调方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多进制归零幅度光脉冲幅度调制和解调方法。

背景技术

近几年来，由于LED的广泛使用，使得基于LED的可见光通信技术吸引了广泛研究关注。可见光通信的特点是对人体无害，提供安全的通信环境，不需要频段申请，不会对航空设备或者医疗设备造成影响。

目前，可见光通信的研究热点之一是如何提高可见光通信系统的通信速率，解决途径主要是对调制方式的研究与改进。考虑到可见光这种特殊的传输介质以及需要兼顾照明的系统特点，所以在研究调制方式的时候，需要考虑以下几点，一是尽可能提高数据传输速率；二是在通信过程中保证照明，不会因为通信造成光源闪烁影响照明；三是支持用户调节光强，即可以实现明暗控制。以上三个要求对可见光通信系统中的调制方式研究提出了具体要求。

解决系统带宽有限、提高带宽利用率的一个有效方法是采用多进制调制方式。脉冲幅度调制(PAM，Pulse Amplitude Modulation)是一种典型的多进制调制方式，广泛的应用于数字通信系统中。PAM通过使用不同的幅度来表示原始数据来实现信息的传输，传统的多进制PAM技术包含M＝2^b个不同的幅度，每个幅度之间具有相等的间隔d，如果将传统的PAM技术直接应用于可见光通信系统中，可以解决带宽受限的问题，但是，如前文所述，也会存在一些问题：一是由于幅度变化由原始数据决定，所以容易产生光源闪烁问题，其次，PAM技术不具备明暗控制功能。另一方面，可见光通信系统中所使用的LED是非线性器件，当电压超过一定的阈值时，LED开始发光，电流急剧上升，如果电压继续上升，LED会迅速过热而烧坏，这就必须控制LED在一个很窄的电压范围内才能长久可靠的工作。而传统PAM在满足阈值的前提下，幅度变化会很大，所以LED的安全可靠使用也限制了PAM在可见光通信系统中的使用。基于以上考虑，不能将传统PAM技术直接应用于可见光通信系统中。

发明内容

本发明是为了提升可见光通信系统数据传输速率，并兼顾用户对缓解光源闪烁和明暗控制功能的要求，从而提供一种用于可见光通信系统中的多进制归零光脉冲幅度调制和解调方法。

用于可见光通信系统中的多进制归零光脉冲幅度调制和解调方法，调制方法：将可见光通信系统的M进制的系统数据先转换成格雷码，再采用MRZOPAM的方法将系统数据调制为幅度脉冲；

所述MRZOPAM的方法将系统数据调制为幅度脉冲的具体过程为：

幅度脉冲调制是通过改变M进制的系统数据所对应的格雷码各码元所对应的归零光脉冲的幅度A_i实现的；

所述幅度A_i是根据公式：

A_i=a_BS+[G_i+1]×a_slot

获得的；其中：G_i为系统数据所对应的格雷码，a_BS为MRZOPAM调制波形中的基本幅度，a_slot为相邻两个格雷码元的调制脉冲波形幅度之间的幅度分辨间隔；M为大于2的正整数；

解调方法：将调制后的幅度脉冲采用最大释然概率判断准则，根据公式：

decML[Ax]=argmina∈A||Ax-a||2]]>

获得解调后的格雷码G_i，再根据G_i与原始码元之间的对应关系得到原始数据；其中A_x为解调接收到的光脉冲幅度，所述a为判断区域，是根据公式：