[发明专利]基于副载波调制的可见光通信多址接入实现方法和系统

说明书

技术领域

本发明属于可见光通信技术领域，具体涉及一种多用户可见光通信多址接入实现方法和系统。

背景技术

随着计算机、智能设备的迅速普及，使移动数字终端的范畴发生革命性的变化，对接入网的带宽要求越来越高。现今的接入技术虽然也在不断的发展以适应众多用户的需求，但光纤到户“最后一里路”的困境，无线接入网频谱资源的紧张，光载无线波（RoF）技术的不成熟和电磁辐射都制约接入速率的进一步突破。因而需要开发一种新的拓宽频谱资源、绿色节能、可移动的接入方式，可见光通信(VLC)技术应运而生。

可见光通信技术，是利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的，将高速因特网的电线装置连接在照明装置上，插入电源插头即可使用，其拥有众多优点，首先，由于白光对人眼的安全性，室内白光LED灯的功率之和可以高达十瓦以上，这就使可见光通信具备了非常高的信噪比，为其高速通信打下了良好的基础，非其他技术可比；其次，由于室内表面对光的漫反射，即使在有遮挡的地方，也可以进行高速率的通信；第三，由于白光不可穿透墙壁，甚至窗帘，因此可见光通信具有高度的保密性；第四，由于白光和射频信号不相互干扰，所以它可以应用在电磁敏感环境中，如机舱、医院等；第五，由于频谱无需授权即可使用，所以可见光通信应用灵活，可以单独使用，也可以作为射频无线设备的有效备份。

可见光通信技术技术真正有影响力的开创性研究开始于2000年日本Keio大学。之后，可见光通信技术越来越受到世界各国的重视。可见光通信的技术发展现状可以从三个方面来说明：首先是通信速率，其世界纪录由德国的Heinrich Hertz研究所保持。在2010年春季的OFC会议上，他们报道了基于OOK（On-Off Keying）调制的230Mbits/s的实验系统。同年7月，他们完成了基于正交频分复用调制的513Mbits/s的实验系统。其次是通信距离。由于可见光通信一般用于局域网，所以通信距离一般从几米到数十米，但是也有长距离通信的研究，一般用于交通信号灯和车辆之间的通信或灯塔等系统。这一记录由日本于2008年10月创造，通信距离达2Km，通信速率为1024bits/s。最后是可见光网络，2009年日本Keio大学实现了全双工的100Mbits/s可见光局域网，其下行采用可见光，上行采用850nm的红外波段，其通信距离约为3米。

相对于日本以及欧美，我国可见光通信领域的研究起步较晚，主要研究机构有西安理工大学、浙江大学、暨南大学等。研究方向仅限于提高下行传输速率。为了提高传输性能，各种调制技术也引入到可见光通信系统中。

然而可见光通信的多址接入目前还没有成熟的解决方案，一般一个信道只容纳一个用户进行通话，许多同时通话的用户，互相以信道来区分，如何高效的支持多用户通信，这就需要用到多址接入技术，它关系到系统容量、结构、频谱和信道利用效率以及系统复杂性。一般来讲在无线通信中有三种不同的接入手段，当以传输信号的载波频率不同来区分信道建立多址接入时，称为频分多址方式（FDMA）；当以传输信号存在的时间不同来区分信道建立多址接入时，称为时分多址方式（TDMA）；当以传输信号的码型不同来区分信道建立多址接入时，称为码分多址方式（CDMA）。由于可见光通信系统属于光通信范畴，其特有的高带宽特性使得频分多址方式具有很大的优势，将传输带宽划分成正交的子载波集，通过将不同的子载波集分配给不同的用户，可用带宽资源可灵活的在不同终端之间共享，从而避免了不同用户间的多址干扰，可以通过只将具有高信躁比的子载波分配给每个用户来实现。分配给这多个用户的子载波集中，子载波之间具有最大的不相关性，可以抑制多址干扰，而且信令的开销最小。

目前一些通用的可见光通信系统的调制方式还是直接调制，经研究发现，上述技术至少存在如下缺点：

现今的可见光系统直接调制方式不能有效的利用可见光系统中的频带资源，不能实现多个用户之间的有效的带宽分配，因而在高速可见光通信多址接入系统中的应用受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可见光通信中多用户通信实现方法和系统，以实现有效的用户带宽分配和高速的多用户接入。

本发明提出的基于副载波调制技术的可见光通信多址接入实现方法，具体步骤如下：

（1）首先，对各用户的信号进行多阶编码调制，以提高传输的比特率；