[发明专利]一种LED通信的车辆自组织网络

说明书

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及一种LED通信的车辆自组织网络。

背景技术

LED具有功耗低、寿命长、尺寸小、无污染等优点被视为第四代节能环保型产品。基于LED可见光通信具有通信速率高、容量大、灵敏度高、无电磁干扰等优点，是一种新的无线光通信技术。可以应用于医院、飞机、高铁等对电磁干扰敏感的区域，也可以作为无线宽带接入，解决“最后一公里”的问题。

车辆自组织网络(VANET，Vehicular Ad Hoc Network)是传统的移动自组织网络(MANET，Mobile Ad Hoc Network)在交通道路上的应用，是一种特殊的移动自组织网络。其无线信道质量不稳定、网络拓扑变化快成为制约车辆自组织网络发展的重要原因。VANET在智能交通系统(ITS，Intelligent Transportation System)中扮演着非常重要的角色，主要由车间通信(V2V，Vehicle-to-Vehicle Communication)与车路通信(V2R，Vehicle-to-Road Communication)两部分组成。车辆中的车前灯和车尾灯由LED灯组成，且现仅用于照明的功能，并没有通信的功能，基于LED可见光通信LED不仅作为照明设备，而且具有通信的功能。

多输入多输出(MIMO，Multiple input Multiple output)系统能在不增加带宽的前提下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，同时增加通信链路的可靠性。正交频分复用调制技术(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiple)将串行的高速数据并行地调制在多个正交的子载波上，降低了码元速率，减少了码间干扰，对于多径效应影响严重的信道，在每个OFDM符号之间加入保护间隔，进一步消除多径效应引起的码间干扰。因此利用车辆构成MIMO-OFDM通信系统，实现车辆间通信。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种LED通信的车辆自组织网络，该车辆自组织网络能够实现使每一个车辆处于“车在网(Vehicle in Network)”状态。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种LED通信的车辆自组织网络，该车辆自组织网络由含有车载LED通信单元的节点组成；所述节点包括车辆终端节点、移动中继节点；所述车辆终端节点通过车载LED通信单元与自组织网络内的移动中继节点进行通信；移动中继节点通过车载LED通信单元与其他自组织网络的移动中继节点进行通信。

进一步，所述车载LED通信单元包括发射机和接收机以及其他通信处理单元，车载LED通信单元具有双工通信模式；所述车载LED通信单元的LED发射角大于接收机的视场角；LED直流信道增益如以下公式所示：

其中，m为朗伯指数，A为接收机的表面积，d为发射机到接收机的距离，φ为发射角，为接收角，最大接收视场角，n为折光率。

进一步，所述车载LED通信单元设有与其他设备通信的接口，当不能实现LED可见光通信时，可以通过其他通信方式实现通信互联。

进一步，所述车载LED通信单元包括车前灯LED通信单元和车尾灯LED通信单元；当车辆终端节点位于移动中继节点前面，车辆终端节点的车尾灯LED通信单元与移动中继节点的车前灯LED通信单元进行通信；当车辆终端节点位于移动中继节点后面，车辆终端节点的车前灯LED通信单元与移动中继节点的车尾灯LED通信单元进行通信；通过移动中继节点实现两跳以及多跳通信。

进一步，所述车辆自组织网络还包括固定接入点，所述固定接入点含有具有双工通信模式的LED通信单元；车辆终端节点通过LED通信单元与固定接入点进行通信，固定接入点可与其他网络进行通信。

进一步，车辆与固定接入点之间通信时，直流信道脉冲响应如以下公式所示：

其中，φ为发射角，为接收角，初始距离设为d，v为当前车速。

进一步，所述LED通信单元采用相移MIMO-OFDM LED通信系统进行通信，数据经MIMO-OFDM串并转换后进行相移T/N个时延发送，接收机以T/N采样速率进行采样，T为OFDM符号周期，N为LED通信单元个数，N＝2。

进一步，所述车辆终端节点与移动中继节点进行通信时，两个车辆是同向行驶，两个车辆间直流信道脉冲响应如以下公式所示：

其中，φ为发射角，为接收角，初始距离设为d，车辆车速分别为v₁，v₂。