[发明专利]可见光双层叠加传输系统及方法

权利要求书

1.一种可见光双层叠加传输系统，其特征在于，包括发送端及接收端，所述发送端包括编码模块及发送可见光信号的LED阵列，接收端包括解码模块及接收可见光信号的相机；

编码模块将包含两种不同属性数据的待发送信息分为两层进行传输的映射，其中，低速率传输数据分配至上层并进行RC映射完成上层传输的映射，高速率传输数据分配至下层并进行SM映射完成下层传输的映射；将映射后的上层及下层数据经过OOK进行调制，调制得到上层及下层的传输信号，上层及下层数据的调制幅度分别为±α与±β，且映射关系为：将上层与下层的传输信号进行线性叠加得到叠加信号；将叠加信号添加直流偏置后驱动LED阵列发送对应的可见光信号；

解码模块将相机拍摄的LED阵列图像进行处理得到非负性信号；将非负性信号进行去直流操作，还原得到双极性信号；通过ML译码准则进行检测译码，还原得到包含两种不同属性数据的待发送信息。

2.如权利要求1所述的可见光双层叠加传输系统，其特征在于，所述LED阵列包括N_t个LED灯珠，N_t＝M×N；所述编码模块在进行SM映射中，从N_t个LED灯珠中选取p个灯珠传输数据。

3.如权利要求2所述的可见光双层叠加传输系统，其特征在于，所述编码模块将每比特传输数据采用两时隙联合传输机制进行线性叠加，采用如下公式分别计算得到第k时隙和第k+1时隙的叠加信号：

S[k]＝A[k]+B[k]；S[k+1]＝A[k+1]+B[k+1]；

采用如下公式分别计算得到添加直流偏置后第k时隙和第k+1时隙的驱动信号：

S′[k]＝S[k]+c；S′[k+1]＝S[k+1]+c；

其中，A[k]为第k传输时隙调制后的上层的传输信号，A[k]∈R^M×N；B[k]为第k传输时隙调制后的下层的传输信号，B[k]∈R^M×N；第k+1传输时隙，上层的传输信号为k时隙的反转信号，即A[k+1]＝-A[k]，下层传输信号与k时隙相同的信号，即B[k+1]＝B[k]；c为直流分量。

4.如权利要求3所述的可见光双层叠加传输系统，其特征在于，所述解码模块采用如下表达式分别计算得到在k时隙与k+1时隙所接收到的双极性信号y[k]和y[k+1]：

y[k]＝H·s[k]+n；y[k+1]＝H·s[k+1]+n；

其中，H为训练序列得到的信道矩阵，s[k]和s[k+1]为发送非负信号列矢量，其分别由信号矩阵S[k]和S[k+1]经过行矢量化操作得到；n为均值为0且方差为的高斯白噪声；

采用如下表达式计算得到接收的各层数据在ML译码准则下的最优判决：

其中，|| ||_F表示F-范数，将上式化简得到等价表达式如下：

采用如下表达式分别计算得到接收的各层数据的判决：

其中a为接收的上层低速率传输数据的判决，b为接收的下层高速率传输数据的判决；表示N_t×1的全1列矢量；tr()表示矩阵的迹，为所述上层的传输信号的星座集，为所述下层的传输信号的星座集。

5.如权利要求4所述的可见光双层叠加传输系统，其特征在于，当相机成像距离位于预设范围内且成像的LED阵列图像质量达到预设阈值时，则将接收的各层数据的判决表达式分别简化为如下公式进行计算：