[发明专利]MIMO成像可见光通信发射端、接收端及系统

说明书

本申请公开了一种MIMO成像可见光通信发射端、接收端及系统，涉及可见光通信技术领域。其中发射端包括同向设置的上行光信号接收器、可见光数据发射器和可见光同步发射器，所述上行光信号接收器、可见光数据发射器和可见光同步发射器均与发射端数据处理模块连接；接收端包括同向设置的可见光数据接收器和上行光信号发射器，所述可见光数据接收器和上行光信号发射器均与接收端数据处理模块连接；系统包括上述发射端和接收端。本申请能够根据具体可见光链路（VLC）的质量或者其他感兴趣的比较指标，实现传输速率变化的通信过程，满足了一种单向MIMO成像可见光通信方法的实现。

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，尤其是涉及一种可以自适应传输速率的MIMO成像可见光通信发射端、接收端及系统。

背景技术

随着LED技术的成熟和发展，利用LED的电致发光高速响应特性实现高速通信的可见光通信技术逐渐发展起来。在可见光通信技术中，使用包含CMOS或CCD等感光传感器的摄像头作为接收终端的成像可见光通信系统在多输入多输出传输模式——即MIMO——方面具有一定技术优势。同时随着手机、监控设备等具备摄像功能的装置日益普及，摄像头作为可见光接收终端的再次投入成本几乎可以忽略不计，因此该通讯接收技术具有成本优势。但通用摄像装置的全幅帧采样速率一般在几十到几百帧/秒，同LED发射终端带宽(普通照明LED也可达到数兆)相比，显然是这种可见光通信技术的带宽短板。

图1所示的现有技术中，可见光通信系统是一种单向广播通讯，包括可见光发射端和可见光接收端。可见光发射端将待发射信息编码、调制后，转换成光信号，由LED发射器发射；可见光接收端的成像传感器，即摄像头，接收光信号，提取图像信息，并对图像信息解码得到信息数据。现有的可见光通信流程是，当可见光接收端的可见光数据接收器收到可见光发射端发射的光信号后，会生成一幅一幅的图像，每幅图像中可见光数据发射器的若干个LED阵元均呈现出多种的颜色或通断信号，可见光接收端采集图像并根据每一幅图像中各个阵元的色彩或通断进行解码，而后再将多幅的解码结果拼接得到完整的信息字段。

中国专利CN201410202584.0提供了一种兼容智能手机的可见光通信系统，该系统包含可见光发射端和可见光接收端，在可见光链路的一次单向通讯中，可见光发射端以预设的固定速率发送图像信号，可见光接收端以同样的固定速率接收并解析图像信号，从而完成一次单向通讯。该系统还包含了可以从发射端提供的可见光信息中提取部分信息用于通讯识别的方法，但该系统仍未解决MIMO成像可见光通信中自适应传输速率的技术问题，即，如果将通讯速率固定在一个较高的值，则在复杂条件下，其通讯质量难以保证，如果将通讯速率固定在一个较低的值，则不能实现较大的通讯带宽。

现有技术中，为提高摄像头的采样速率，可以通过对摄像头内的感光传感器进行分行曝光的方式提高全幅帧采样速率，即卷帘式曝光。该技术手段是在解决传输速率低的一个常用方法，但这需要可见光通讯接收端设备(如手机)距离发射源足够近，限制了传输的灵活性，同时也使得其在MIMO传输中受到较多约束。

另一方面，在传输时，对于一般采用OOK调制的系统，可见光发射器的光强会有一定的变化，会导致成像摄像头在一定程度上测光、曝光不精准，从而使得成像图像明暗出现明显起伏，给图像中可见光信号的提取带来困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种MIMO成像可见光通信方法、发射端、接收端和系统，它能够根据具体可见光链路(VLC)的质量，实现传输速率变化的通信。