[发明专利]人眼不可感知VLC装置及方法

说明书

本发明涉及一种人眼不可感知VLC装置，该装置的上行通信链路中，B光电二极管检测环境光照度并将其传输给B处理器，B处理器通过B驱动电路驱动BLED光源发射PPM调制光脉冲信号并根据环境光照度调节PPM光脉冲信号的脉冲瞬时辐照强度；天花板上的A光电二极管接收BLED光源发射的PPM调制光脉冲信号并将其传输给A微分器进行微分处理，A处理器对微分处理后的结果进行解码得到终端设备传输的数据并将其传输到网络接入点。本发明利用极窄PPM调制光脉冲信号进行上行通信，令人眼无法感知，拓宽了VLC系统应用范围，同时极窄脉冲低占空比调制极大降低了上行通信的电能消耗，令其更适用于终端设备。

技术领域

本发明属于可见光通信技术领域，涉及一种极窄脉冲低占空比PPM实现令人眼不可感 知的VLC装置及方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)相对于白炽灯和荧光灯具有光效高、功耗低、 无辐射、安全性好、寿命长、可靠性高等特点，被称为“绿色照明”从而得到了迅猛发展。 除了照明优势外，LED还具备高速调制和响应时间短等特性，所以LED能够同时兼顾照明 和数据通信的功能。这种在波长380～780nm的可见光谱段进行数据通信的技术为可见光通 信(Visible Light Communications，VLC)技术。

“大数据”时代日益紧张的射频(Radio Frequency，RF)频带资源，建设成本、安全等 问题受到了广泛的关注。相对于射频通信，VLC技术的优势明显：1，可见光波段不受无线电管制法管制，其波段的使用无须申请。2，作为照明光源的可见光辐射不会对人体造成伤害。3，调制解调不需要复杂计算的特点适用于物联网(Internet of Things，IoT)设备。4，由于可见光不能穿透不透明物体，其防监听的安全性能突出。5，成本较低，不需要昂贵的射频单元。6，可与现有的电力线通信(Power Line Communications，PLC)相结合，重复利用室内照明设备及线路。7，可见光不会对以射频为基础的其他系统产生干扰影响，因而VLC可满足飞机、医院等电磁波敏感场所对无线通信的需求。但是，VLC依赖室内灯光使其应 用受到了极大的限制，不需要灯光时无法应用VLC进行通信。目前，VLC的研究主要关注 的是下行通信，上行通信采用红外辐射(Infrared Radiation，IR)或者RF技术。若上行采用 VLC技术，LEDs光源高低明暗变化的光强会刺激人眼。值得注意的是，通常用的IR射线 的波长介于780nm和950nm之间，这个波段的IR射线能够穿过人眼的角膜对视网膜产生热 损伤。另外，应用VLC上行通信时会令终端设备电量高速消耗。

VLC调制技术分为单载波脉冲调制和多载波调制两类，单载波脉冲调制是将数据比特编 码成脉冲宽度、脉冲位置、脉冲幅度或光偏振。目前广泛使用的技术是开关键控(On-Off Keying，OOK)和脉冲位置调制(Pulse Position Modulation，PPM)技术，为了提高数据编 码效率，大量研究对PPM进行了改进。如MPPM(Multipulse PPM)由多个脉冲共同表示 一个符号，可增大数据速率。DPPM(Differential PPM)把数据编码进相邻脉冲之间的空时 隙内，以消除PPM的空余时隙。多载波调制如正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，OFDM)技术能够提供更高的数据传输速率，但同时需要更复杂的硬件设备。 这些调制技术多用于VLC下行通信，但是可消除人眼不适，令人眼不可感知的VLC调制技 术较少。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可用于VLC上行通信与下行通信的人眼不可感知 VLC装置及方法。