[发明专利]一种室内可见光通信系统中支持亮度调节的调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种室内可见光通信系统中支持亮度调节的调制方法，属于可见光通信技术。

背景技术

可见光通信技术近年来逐渐成为通信领域研究的热点。可见光通信技术是指利用可见光波段的光作为信息载体，不使用光纤等有线信道的传输介质，而在空气中直接传输光信号的通信方式。LED可见光通信是基于可见光发光二极管比荧光灯和白炽灯切换速度快的特点，利用配备LED的室内外大型显示屏、照明设备、信号器和汽车前尾灯等发出的用肉眼观察不到的高速调制光波信号来对信息调制和传输，然后利用光电二极管等光电转换器件接收光载波信号并获得信息。

光通信可以和照明系统相结合，提供高速率的通信以满足人们在室内使用手机，笔记本电脑等电子设备的需求，同时可以节约能源，对人体没有损害。支持照明亮度调节是可见光通信关于能量效率的一个重要考虑，当使用者调节光源的时候，通信应当能够维持。人眼感应低亮度的光时，会增大瞳孔允许更多的光进入，这使得通信系统应当支持一个大范围的亮度调节。一般有两种方法来控制系统发送端的照明亮度：一是改变发送符号的幅度，二是改变发送符号序列中‘1’的个数和‘0’的个数。标准IEEE802.15.7采用的是第二种方法，一帧符号中固定一定长度的符号用来发送OOK(开关键控调幅体制)调制符号，剩余的符号不用来发送信息，通过发送某个数量的‘1’和‘0’来保持一帧符号的占空比。可见，标准中的调制方案带来了一定的冗余度。

发明内容

发明目的：为了克服现有标准中调制方案的缺陷，本发明提供一种室内可见光通信系统中支持亮度调节的调制方法，采用混合MPPM调制技术，在支持亮度调节的基础上，充分利用标准中调制方案的冗余符号，以提供更优的误码率性能。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种室内可见光通信系统中支持亮度调节的调制方法，在室内固定位置布置LED灯和接收设备，且LED灯对准接收设备的光检测器，设定LED灯的峰值发射功率为固定值，通过采用混合MPPM调制、盲检测技术和MPPM解调器，实现更优的误码率性能；所述混合MPPM调制具体为：对于某一照明亮度等级，在一帧数据中，部分数据采用n-MPPM调制，剩余数据采用(n+1)-MPPM调制，N-MPPM调制表示从M个时隙中选取N个时隙进行数据传输，1≤N<M，以N表示n或n+1；具体包括如下步骤：

(1)根据实际系统中对照明亮度控制范围的需求，选取参数M，这样混合MPPM调制支持的照明亮度范围为

(2)根据选定的M，每个N-MPPM调制符号可以表示最多比特符号的信息，在支持照明亮度范围相同的前提下，采用混合MPPM调制的传输效率至少和OOK调制加冗余符号的调制方式相等；

(3)对于某一照明亮度等级P，有则对应该照明亮度等级P，在一帧数据中，采用n-MPPM调制的数据比例为a，采用(n+1)-MPPM调制的数据比例为b，满足：a+b＝1，a＝1-P×M+n，b＝P×M-n；设一帧数据的长度为L，经过混合MPPM调制后的符号包含S个混合MPPM调制符号，则应当满足S×amodT＝0和S×bmodT＝0，T≥100，T≥100，T表示接收端盲检测时做一次能量累加的符号数，T越大结果越精确；

(4)根据步骤(3)中的方法，计算各个照明亮度等级下的每种N-MPPM调制符号在整个混合MPPM调制符号中所占的比例；发射端根据当前的照明亮度等级，采用对应的混合MPPM调制方式进行调制，在调制过程中，N-MPPM调制符号和比特符号的映射方式满足格雷准则，以提高接收端的性能；

(5)采用交织器对混合MPPM调制后产生的N-MPPM调制符号进行交织，通过发射端发送，通过接收端接收，再采用解交织器对N-MPPM调制符号进行解交织；

(6)对解交织后的每连续T个混合MPPM调制符号做能量的累加，若T个混合MPPM调制符号能量累加得到的总能量E介于和之间，则判定这T个混合MPPM调制符号采用的是N-MPPM调制方式，按照N-MPPM调制方式解调；其中e表示一个1-MPPT调制符号的能量。

有益效果：本发明提供的室内可见光通信系统中支持亮度调节的调制方法，相对于现有技术，具备如下优势：

1、本发明提供的调制方法能够充分利用发送端的信号能量，当支持大范围的亮度调节时，标准中OOK调制加冗余符号的方案会引入大量的冗余符号，能量利用率低；

2、在良好的通信条件下，本发明提供的调制方法可牺牲部分BER性能，带来更高的传输速率；