[发明专利]一种基于空间合成调制的可见光通信系统及实现方法

权利要求书

1.一种基于空间合成调制的可见光通信系统，其特征在于，包括发射机(1)和接收终端(2)；所述发射机(1)由信息前向编码模块(10)、直流平衡编码模块(11)、空间合成调制模块(12)和LED阵列发射前端(13)组成；所述接收终端(2)包括光电接收器(20)、前置交流耦合调理电路(21)、模数转换模块(22)和数字信号处理单元(23)；

所述发射机(1)用于编码待发送信息，首先由信息前向编码模块(10)对信息进行前向编码得到数据包，直流平衡编码模块(11)对数据包进行再次编码，而后由空间合成调制模块(12)根据信息前向编码模块(10)和直流平衡编码模块(11)编码生产的数据包生成对应的符号流并产生数字控制信号，数字控制信号直接控制LED阵列发射前端(13)中的各个LED灯组发出调制光，实现信息发送；

所述接收终端(2)用于接收自由空间带有信息的调制光，其中首先由光电接收器(20)把光信号转化为模拟电信号，经后级前置交流耦合调理电路(21)对模拟电信号进行放大和滤波后，模数转换模块(22)把调理后的电信号转换为数字信号，最后数字信号处理单元(23)完成对数字信号的解调和解码，从而还原发送信息实现信息通信；

所述LED阵列发射前端(13)中LED灯组按照2的幂次方数量递增排列。

2.根据权利要求1所述的一种基于空间合成调制的可见光通信系统，其特征在于：所述直流平衡编码模块(11)采用原数据与其补码配对的编码方式对数据进行编码。

3.根据权利要求1所述的一种基于空间合成调制的可见光通信系统，其特征在于：所述空间合成调制模块(12)完成对数据进行符号映射，并产生数字控制信号以控制LED阵列发射前端(13)中的LED灯组。

4.根据权利要求1所述的一种基于空间合成调制的可见光通信系统，其特征在于：所述LED阵列发射前端(13)中LED灯组布局为同心圆形或多边形。

5.根据权利要求1所述的一种基于空间合成调制的可见光通信系统，其特征在于：所述光电接收器(20)为多个或单个光敏二极管和或光敏三极管。

6.根据权利要求1所述的一种基于空间合成调制的可见光通信系统，其特征在于：所述前置交流耦合调理电路(21)采用交流耦合方式与光电接收器(20)连接，其内部包括放大和或滤波电路。

7.根据权利要求1所述的一种基于空间合成调制的可见光通信系统，其特征在于：所述数字信号处理单元(23)为微控制器(MCU)或数字信号处理器(DSP)或现场可编程阵列(FPGA)或专用处理芯片(ASIC)，其内部包括数字信号解调器和解码器。

8.根据权利要求1所述的一种基于空间合成调制的可见光通信系统，其特征在于：所述发射机(1)的数目为一个或多个，每个所述发射机可单独发射或协同发射。

9.根据权利要求1所述的一种基于空间合成调制的可见光通信系统，其特征在于：所述接收终端(2)的数目为一个或多个，每个所述接收终端可单独或协同工作。

10.一种基于空间合成调制的可见光通信系统实现方法，其特征在于，包括以下步骤

A.信息前向编码模块(10)首先对待发送信息进行分割和编码形成包含识别码的数据包；数据包再经由直流平衡编码模块(11)进行平衡编码，即数据包内部数据按照拟采用的空间调制阶数分解为若干数据元组，各数据元组按照互补编码方式，编码原数据元组为元数据元组和其补码的配对形式；

B.空间合成调制模块(12)对编码后的数据进行数据符号映射，并产生相应的数字控制信号，直接控制LED阵列发射前端(13)中的各个LED灯组；

C.接收终端(2)中的光电接收器(20)接收自由空间中的光信号并将其转换为模拟电信号，后继前置交流耦合调理电路(21)对信号进行放大、滤波处理，模数转换模块(22)把模拟电信号转换为数字信号处理单元(23)可识别的数字信号；

D.数字信号处理单元(23)首先对数字信号进行数字滤波，并识别数组包头；随后数字信号处理单元(23)解调数据符号，得到数据符号流，并利用平衡编码特性对数据符号流进行校验；校验后合格的数据符号被进一步的转换为二进制数据，并得到原始数据包；在收到足够数据包后，采用与信息前向编码模块(10)中采用的编码方式对应的解码方式解码，还原被发射的信息；

所述LED阵列发射前端(13)中LED灯组按照2的幂次方数量递增排列。