[发明专利]自适应调光的可见光通信系统及调制解调方法

说明书

本发明涉及一种自适应调光的可见光通信系统及调制解调方法，包括：信源；自适应M‑PAM调制器将信源发出的信号分别调制成第一电信号和第二电信号；双路脉冲产生器，其交替产生第一脉冲控制信号和第二脉冲控制信号，第一脉冲控制信号和第二脉冲控制信号皆为周期性信号；当第一脉冲控制信号的高电平的剩余工作时间等于第二脉冲控制信号的上升沿的时间时，第二脉冲控制信号开始产生；当第二脉冲控制信号的高电平的剩余工作时间等于第一脉冲控制信号的上升沿的时间时，第一脉冲控制信号开始产生。其实现了可见光和红外双路信号的无间隔、无延迟切换，随时可以加载自适应M‑PAM调制信号。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其是指一种自适应调光的可见光通信系统及调制解调方法。

背景技术

随着5G和大数据技术的发展，人们对网络的速度和覆盖程度产生了更高的需求。对于传统的电磁波通信，由于其无法穿透金属，以及频谱资源受限，因此无法实现对于金属密闭及需要电磁屏蔽空间的信号覆盖传输。近年来，使用LED的室内可见光通信系统由于具有速率高、安全、节能环保、频谱资源丰富等优势，成为了解决传统电磁波通信的热门技术。尽管可见光通信系统兼有照明和通信的功能，但是前者的优先级在系统设计中的优先级更高。实际上，为了适应不同应用场景和节能环保的要求，LED的亮度等级需要进行调整，因此，支持调光控制的可见光通信系统已成为研究的热点。然而，由于其实现原理和系统复杂度的限制，还是存在着无法同时支持全光域调光和信号稳定传输的困难，限制了该系统的普及速度和应用范围。

中国专利公开号为CN103763829A的专利公开了一种基于OFDM信号的光源调光方法，其基于MPPM调光控制的混合可见光通信系统，正交频分复用(OFDM)与多脉冲位置调制(MPPM)相结合,不仅支持高速可见光通信,同时满足了用户对照明源的亮度调节的需求。这种混合调制方法确保系统具有MPPM的调光功能,且引入的OFDM传输可以有效地提高频谱效率。基于MPPM调光控制方案的传输速率受限于调光控制信号的占空比大小，因此在需求可见光光强较弱，甚至完全黑暗的环境下，此系统无法实现信号的稳定传输，实现全光域调光。并且此系统没有考虑实际MPPM信号的上升沿和下降沿延迟时间，在实际情况中，OFDM信号的传输易受到上升沿和下降沿的干扰，因此无法实现理论的高传输速率和低误码率。

中国专利公开号为201610320643.3的专利公开了一种红外补偿全范围调光的可见光OFDM通信装置；该方法是既可以全范围调光又可以传输OFDM信号，且调光时对OFDM信号的传输速率、传输质量造成较小影响，能够降低传统方案中信号传输性能对调光占空比的依赖性，并有效降低系统复杂度。

现有技术存在以下缺陷：

1、基于MPPM调光控制方案的传输速率受限于调光控制信号的占空比大小，因此在需求可见光光强较弱，甚至完全黑暗的环境下，此系统无法实现信号的稳定传输，实现全光域调光。并且此系统没有考虑实际MPPM信号的上升沿和下降沿延迟时间，在实际情况中，OFDM信号的传输易受到上升沿和下降沿的干扰，因此无法实现理论的高传输速率和低误码率。

2、对于使用红外补偿全范围调光的可见光OFDM通信系统，调光脉冲信号上升沿和下降沿限制了可见光和红外信号的交替传输。现有的商用可见光照明LED和红外发射器的阶跃响应特性较差，若不考虑高低电平的上升沿和下降沿延迟时间，交替传输的速率和质量会大大下降，而此技术方案无法有效滤除可见光和红外LED的下降沿信号干扰，在某些脉冲调制方式下的特定占空比中，误码率和传输速率甚至不如不加入红外补偿的传输方式。

3、使用红外补偿全范围调光的可见光OFDM通信系统在接收端无法做到可见光和红外两路信号的分离，两路信号在接收端会形成干扰，使误码率升高。