[发明专利]一种基于色移键控的多色空间调制方法及光通信方法

说明书

本发明公开了一种基于色移键控的多色空间调制方法及光通信方法，属于可见光通信领域。本发明方法将室内一个光源中红绿蓝三色的发光二极管(LED)灯分为2组，即A组和B组。通过选择使用A组或B组LED灯发光来传输有效信息。具体方法为将其中一组LED灯发光强度表示为负值信号，另外一组LED灯发光强度表示正值信号，这种分组信息传输方法可以使得设计可见光发送星座时不用限制信号非负性，星座设计可以与传统射频通信系统一致，星座信号值可正可负。本发明考虑多色可见光通信系统中光强必须为正的特性，利用LED灯分组调制方法使得星座图设计不受光信号非负限制，从而增加光通信星座设计维度，即增加星座点间的最小欧氏距，提高系统性能。

技术领域

本发明涉及一种室内可见光通信系统中的多色光调制方式及其通信方法，属于可见光通信领域。

背景技术

近年来，基于LED灯的室内可见光通信逐渐受到关注。LED相比于一般照明，具有更高的电光转换效率，是能够满足绿色照明的一种光源，同时还能够提供高速无线通信服务。目前用于提供照明的LED主要有3种模式：蓝光LED加上黄色荧光粉、紫外LED加上多色荧光粉以及红绿蓝(RGB)3色LED。相比于另外两种模式，RGB 3色LED由于不同的LED芯片能够独立调制，因此能够提供更高的传输速率。可见光通信标准中针对不同颜色LED灯提出了色移键控的可见光通信调制方式。不少文章已经给出了关于色移键控下星座图的设计方法。

星座图的设计目的是使得在最小欧氏距距离相同的情况下，能量最小。反过来说也就是能量一定的情况下，能够使得最小欧氏距离最大，即误码率或者误比特率最小。本发明主要考虑的是在实际照明条件下的优化设计，采用了结合空间调制的色移键控调制方式。室内可见光由于受到照明、通信要求以及LED灯本身的限制，在选择星座图的时候必须受到相关条件的限制。本发明所做的优化是在结合空间调制情况下，使得信号源不受非负限制，从而提高系统性能。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于色移键控的多色空间调制方法及光通信方法，利用LED灯分组调制方法使得星座图设计不受光信号非负限制，从而增加光通信星座设计维度，提高系统性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于色移键控的多色空间调制方法，包括如下步骤：

1)，根据光源中的红绿蓝三色LED灯，将红绿蓝三色按同种颜色的LED灯平均分开，再将分开后的红绿蓝三色LED灯分别组合为一组，分别为A组和B组，其中，A组LED灯光强度代表正信号，B组LED灯光强度代表负信号；

2)，将步骤1中的光源的一个光源点作为一个星座点，所有星座点组合形成星座图；根据步骤1中的LED灯所在的组、星座点以及星座图建立星座优化模型；

3)，调制时，将待发送信息映射为一个星座点，相同的一组数据映射到同一个星座点上，采用步骤2中的星座优化模型对该星座点进行优化求解，得到待发送信息在步骤1中光源分组后所对应的最优星座设计。

进一步地：解调时，将接收到的光信息通过步骤2中的星座优化模型进行解调，得到待发送信息。

所述星座优化模型包括最小欧氏距约束条件、符号功率限制条件、LED灯功率模型以及LED灯功率限制条件，其中：

最小欧氏距约束条件：