[发明专利]自适应阈值解码的可视光通信方法

说明书

本发明涉及可视光通信领域，为解决可视光通信中图像传感器帧频变化导致的通信误码率高的问题，本发明旨在提出新的可视光通信方法。为此，本发明采取的技术方案是，自适应阈值解码的可视光通信方法，发送端进行数据的打包和混合相‑频移开关键控调制，然后通过双通道发射出去。接收端进行自适应的处理传感器接收的图像，根据阈值动态切换解码通道，补偿由于通信距离的增加和帧频变化而引起的光照变化，提高误码率性能。本发明主要应用于可视光通信场合。

技术领域

本发明涉及可视光通信领域，具体涉及自适应阈值解码的可视光通信方法。

背景技术

典型的可视光通信(VLC)系统由包含一个LED的发射机和一个光电二极管(PD)作为接收器的接收机组成。基于PD的VLC链路可以获得较高的数据速率，但其通信距离和抗干扰的鲁棒性是有限的。智能交通系统等应用可达到的通信距离是一个关键参数，而基于PD的VLC链路的最大通信距离为15米，为了实现更长的通信距离，基于图像传感器的接收机帧解码处理的方式已被证明可行。因此利用CMOS图像传感器作为VLC链路的接收器得到了广泛的关注。为了提高数据量需要使用高速图像传感器进行解调，但这增加了方案成本。针对低成本、低数码速率的应用，欠采样频移开关键控和欠采样相移开关键控调制并提出，但这往往没有考虑图像传感器的帧频变化现象导致的光照变化，极大地影响了误码率性能。

发明内容

为克服现有技术的不足，针对可视光通信中图像传感器帧频变化导致的通信误码率高的问题，本发明旨在提出新的可视光通信方法。为此，本发明采取的技术方案是，自适应阈值解码的可视光通信方法，发送端进行数据的打包和混合相-频移开关键控调制，然后通过双通道发射出去。接收端进行自适应的处理传感器接收的图像，根据阈值动态切换解码通道，补偿由于通信距离的增加和帧频变化而引起的光照变化，提高误码率性能。

具体步骤如下：

1)发送端的数据打包

为了配合后续的自适应阈值解码算法，按照如下方式将数据打包，每50位数码组成一包，前4个0代表标头，接着两位是数码1和0，随后的44位数码是通讯负载；

2)发送端打包后数据的调制和发射

发送端通过相-频移开关键控将一包数据进行调制，然后通过发射端的两个发射装置L1和L2同时将数据发送出去，即两个通道发送相同的数据,但它们进行了不同的调制，具体的调制方式如下：以1KHZ的方波调制L1和L2通路的数据表示数码0，以125HZ的方波调制L1通路数据表示数码1，以相移90°的125HZ的方波调制L2通路的数据表示数码1，完成调制后，发送端通过已调方波信号控制L1和L2的开启和关闭将数据发送出去；

3)接收端的数据采集

接收端的摄像头帧频为50fps，使用时选择1/250的快门速度拍摄视频，接收发送端传送的数据，使每一帧图片的感光时间是4ms,即在每一帧的成像时间20ms中，同时也是一位数码的调制持续时长，镜头仅进行4ms的感光接收，即进行数码的欠采样；

4)接收端的自适应阈值解码

a)采样解码，1和0数码的识别方法

通过1/250的快门速度4ms进行数码一帧对应一位、20ms的欠采样，两通路都采用1KHZ的载波调制表示0，因此相机在帧频变化或不同的时刻采样时，接收端的两个通路在4ms内都会产生50％的强度，双通路都采用125HZ的调制波发射信息表示1，但L1相比L2有90°的相移，因此，接收端在进行数码1采样时，125HZ载波若在4ms内有开关的变化，则会导致和数码0相当的光照强度，引起误码。此时无论数码1或者0都转到另一个通路进行解码，以此来区分1和0，自适应的解码算法如下：

b)自适应阈值解码算法