[发明专利]一种信号调制方法、装置及可见光通信系统

说明书

技术领域

本申请涉及可见光通信技术领域，尤其涉及一种信号调制方法、装置及可见光通信系统。

背景技术

作为无线通信的一种新兴方式，可见光通信(VLC)因其绿色的频谱资源、可控的通信范围、高速的传输速度等迅速发展。

可见光通信系统包括光信号发射部分和光信号接收部分，其中，光信号发射部分将电信号进行调制后载频到发光二极管(Light-Emitting Diode，LED) 灯具上，通过LED灯具发出的可见光进行信号发送，在信号接收端，利用光子检测器将接收到的光信号转换为电信号。为了提高光子检测器的灵敏度，目前采用单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode，SPAD)作为接收手段，与一般PD采用的直接检测光强的方式相比，SPAD工作在盖革模式下通过雪崩效应记录到达接收端的光子数，再最终转化为电信号。因为利用了雪崩效应作为光信号的响应机制，所以这种方式具备极高的灵敏度。又由于观测对象改变为光子，所以使得最终检测到的电信号引入了粒子的随机性，使得传输信道改变为泊松信道。

但是，由于泊松信道为信号相关型信道，当发射信号功率越大时信道质量越差，系统性能也受到影响。因此，亟需一种能够适应泊松信道的信号调制方法，以解决系统性能差的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种信号调制方法、装置及可见光通信系统，以解决现有技术中的系统性能差的问题。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种信号调制方法，应用于可见光通信系统的发射器，所述可见光通信系统的接收器包括：SPAD阵列，该方法包括：

获取原始信号及调制阶数；

依据所述调制阶数，及星座构建准则确定各个星座点，所述星座构建准则为依据Anscombe变换原理获得，i为第i个星座点；

分别确定各个星座点对应的原始信号的信号符号对应的发射功率；

依据所述发射功率，调制所述原始信号的各个符号为光信号。

优选的，所述星座构建准则按照以下步骤获得：

确定接收器接收的第一信号z(k)＝αx(k)+n(k)，其中z(k)表示第一信号中的第k个符号，x(k)为发射信号，n(k)为泊松噪声，a为常数；

将所述第一信号按照公式进行Anscombe变换，其中，v表示加载在所述光子探测器输出端的直流偏置电压，为常数，z'(k)表示对第一信号中的第k个符号进行Anscombe变换后的结果；

获得经所述公式变换后得到的第二信号，所述第二信号服从高斯分布；

按照预设约束条件求解所述第二信号对应的各个星座点所述约束条件为各个星座点的平均光功率最小的条件。

优选的，所述约束条件为：

星座中两个不同的星座点开根号后之间的最小归一化距离为1，即

一种信号调制装置，应用于可见光通信系统的发射器，该装置包括：

信号获取模块，用于获取原始信号及调制阶数；

星座点确定模块，用于依据所述调制阶数，及星座构建准则确定各个星座点；

发射功率确定模块，用于分别确定各个星座点对应的原始信号的信号符号对应的发射功率；

调制模块，用于依据所述发射功率，调制所述原始信号的各个符号为光信号。

优选的，还包括：准则确定模块，包括：

第一信号确定单元，用于确定接收器接收的第一信号 z(k)＝αx(k)+n(k)，其中z(k)表示第一信号中的第k个符号，x(k)为发射信号，n(k)为泊松噪声，a为常数；

变换单元，用于将所述第一信号按照公式进行Anscombe 变换，其中，v表示加载在所述光子探测器输出端的直流偏置电压，为常数， z'(k)表示对第一信号中的第k个符号进行Anscombe变换后的结果；

第二信号获得单元，用于获得经所述公式变换后得到的第二信号，所述第二信号服从高斯分布；

星座点求解单元，用于按照预设约束条件求解所述第二信号对应的各个星座点所述约束条件为各个星座点的平均光功率最小的条件， i为第i个星座点。

优选的，包括：发射器，LED发光芯片和接收器，其中，所述接收器包括：SPAD阵列；

所述发射器用于：获取原始信号及调制阶数，依据所述调制阶数，及星座构建准则确定各个星座点，分别确定各个星座点对应的原始信号的信号符号对应的发射功率，依据所述发射功率，调制所述原始信号的各个符号为光信号；