[发明专利]一种可见光通信中的发光二极管调整方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学领域，特别是涉及一种可见光通信中的发光二极管调整方法和装置。

背景技术

在可见光通信(英文：Visible Light Communication，缩写：VLC)领域，主要使用发光二极管(英文：Light Emitting Diode，缩写：LED)作为发送端，光电二极管(英文：Photo-Diode，缩写：PD)作为接收端，以实现光通信传输。为了提高传输速率，多采用并行的传输方式，例如在多输入多输出(英文：Multiple-Input Multiple-Output，缩写：MIMO)系统中采用的并行结构的LED阵列和PD阵列。通过阵列中多个LED灯的并行工作，可以有望将光通信传输速率提高到Tb/(s·mm²)。

传统的LED阵列中LED数量较小，各个LED间距也比较大，限制了VLC-MIMO系统的推广和应用，但是当增加LED阵列中LED的数量，并减少LED阵列的体积时，将会导致PD的信道相关性很大，即PD阵列中的一个PD可以接收到多个LED发出的光，且接收到的多个LED的光强度相差不大，造成大量的信号干扰，例如图1所示的情况，图示的PD阵列所受到的信道相关性很大，从而导致无法或很难解析出光传输的信号。

为了解决信道相关性大的问题，传统的方式是在LED阵列和PD阵列之间增加光学器件例如凸透镜或鱼眼透镜等，从而降低PD阵列的信道相关性。但是，增加的光学器件会导致成本高，而且额外的光学器件会导致MIMO系统的尺寸难以缩小到预期，不利于VLC-MIMO系统的推广和应用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可见光通信中的发光二极管调整方法和装置，使得调整完毕后的所述LED阵列对所述PD阵列产生的信道相关性相比未调整前降低，提升了通信速率。

本发明实施例公开了如下技术方案：

一种可见光通信中的发光二极管调整方法，应用于MIMO系统中，所述MIMO系统中包括LED阵列和PD阵列，所述LED阵列中LED单元的数量与所述PD阵列中PD单元的数量相同，所述方法包括：

调整所述LED阵列中LED单元的倾斜角度；

在调整的过程中，实时计算所述LED阵列与所述PD阵列之间的N×N直流增益矩阵，所述直流增益矩阵中第i行，第j列的目标元素的数值为所述LED阵列中第j个LED单元到所述PD阵列中第i个PD单元之间通信链路的直流增益，N为所述PD单元和所述LED单元的数量；

若所述直流增益矩阵中所述目标元素的数值为第i行和第j列中数值最大的，且所述目标元素在第j列中的干信比小于预设值，确定对所述LED阵列中第j个LED单元中的倾斜角度调整完毕。

可选的，所述LED阵列的LED单元和所述PD阵列的PD单元具有一一对应关系。

可选的，所述目标元素处于所述直流增益矩阵的主对角线上，所述主对角线为从所述直流增益矩阵的左上到右下的对角线。

可选的，将所述直流增益矩阵第j列中除了所述目标元素外的N-1个元素数值的平方和作为第一数值，将所述目标元素数值的平方作为第二数值；

将所述第一数值与第二数值的比值作为所述目标元素在第j列中的干信比。

可选的，对所述LED阵列中LED单元调整的倾斜角度小于LED单元的最大发光角度。

一种可见光通信中的发光二极管调整装置，应用于MIMO系统中，所述MIMO系统中包括LED阵列和PD阵列，所述LED阵列中LED单元的数量与所述PD阵列中PD单元的数量相同，所述装置包括：

调整单元，用于调整所述LED阵列中LED单元的倾斜角度；

计算单元，用于在调整的过程中，实时计算所述LED阵列与所述PD阵列之间的N×N直流增益矩阵，所述直流增益矩阵中第i行，第j列的目标元素的数值为所述LED阵列中第j个LED单元到所述PD阵列中第i个PD单元之间通信链路的直流增益，N为所述PD单元和所述LED单元的数量；

确定单元，用于若通过所述计算单元计算得到所述直流增益矩阵中所述目标元素的数值为第i行和第j列中数值最大的，且所述目标元素在第j列中的干信比小于预设值，确定对所述LED阵列中第j个LED单元中的倾斜角度调整完毕。

可选的，所述LED阵列的LED单元和所述PD阵列的PD单元具有一一对应关系。

可选的，所述目标元素处于所述直流增益矩阵的主对角线上，所述主对角线为从所述直流增益矩阵的左上到右下的对角线。