[发明专利]一种红外补偿全范围调光的可见光OFDM通信装置

说明书

技术领域

本发明涉及室内可见光通信装置领域，特别是涉及一种红外补偿全范围调光的可见光OFDM通信装置。

背景技术

节能的LED技术已成为目前室内照明设施的首选，而基于LED的可见光通信作为一种附加在室内照明设施上的功能，因其节能环保、不占用紧缺的无线频谱资源、信息保密性好等优点，近年来已成为通信领域研究的热点。正交频分复用（OFDM）传输技术因其具有的信道利用率高、抗多径衰落能力强和实现复杂度低等优点，已被广泛引用在室内可见光通信系统中。

调光作为室内照明设施最基本的功能，可以满足人们在日常生活中对不同光照强度的需要，也可以达到节能环保的目的。但在传统的基于改变占空比的调光方式中，由于在“off”调光时隙内不传输信息，使得OFDM信号的通信质量和传输速率高度依赖于占空比，这对OFDM信号的正常传输造成巨大影响。只有把调光和信号正常传输这一对矛盾有效解决之后，才能推动室内可精确调光的可见光OFDM通信装置的商业化。

专利“CN201410024723”公开了一种基于OFDM信号的光源调光技术，提出在OFDM系统中采用MPPM代替PWM实现精确调光并且传输额外信息。但是仍存在以下不足之处：

(1). 由于在“off”调光时隙不传输信号，当室内需要较低强度的照明时，即占空比较小时（如D=10%或20%），为保证OFDM信号传输速率不变，需要付出系统误码率增大的代价；或者，为保证OFDM信号通信质量不变，则需要付出传输速率降低的代价。因此，为保证OFDM信号正常传输，调光范围将受限，无法达到全范围；

(2). 由于在“off”调光时隙不传输信号，当室内无照明时，即占空比D=0%时，不存在基本通信链路；

(3). 由于在“off”调光时隙不传输信号，在当前“on”调光时隙传输的OFDM信号需要等待后续“on”调光时隙的OFDM信号，直到接收端收到的“on”调光时隙的信号拼接为一整个OFDM帧时，才能进行OFDM解调，故存在信号传输时延的问题；

(4). 由于没有考虑OFDM子载波符号调制阶数，如果为了保持传输速率不变而在改变占空比的同时变化子载波的符号调制阶数，会使电路设计复杂化。

而早在近十年前，专利“CN200780028988”就曾提出在光无线传输中同时采用可见光和红外的设想，但是，该设想的初衷是解决“在照明点灯时只能进行低速的光通信”这一问题。目前，随着半导体技术水平的飞速发展，单纯的室内可见光通信的速率就已经能达到上百Mbit/s甚至到Gbit/s，所以，目前专利“CN200780028988”所说的问题已不是主要问题，而且，该专利还存在以下问题需要解决：

(1). 由于用红外光链路作为高速的主要通信链路，而用可见光链路作为低速的辅助通信链路，因此，为达到一定质量的高速通信，必将要求红外光源功率较高，从而影响人体健康，同时，可见光光源的高速通信的潜力也没有得到有效开发；

(2). 由于不具备LED光源调光功能，从而不符合现代室内照明系统的设计理念；

(3). 由于可见光光源和红外光源发射的信号波形完全不相同，使得接收时两种信号会互相干扰，例如，在可见光的“off”时隙时红外光源全部发最高电平，由于相应的接收机制不完善，这极易造成错判，影响通信质量；

(4). 由于高速率红外符号无法跨越可见光的“on”和“off” 调光时隙的边缘位置，从而要求红外信号和可见光脉冲信号必须完全同步（即两者符号边缘需要对齐），这大大增加了系统复杂度；

(5). 由于没有采用OFDM调制方式，使得通信系统抗多径衰落能力较差；

(6). 由于可见光光源和红外光源同时发射信号，同时被接受，所以当接收端采用两个光电检测器时，需要保持信号同步，增加系统复杂度，而当接收端只采用一个检测器接收两个波段的信号时，其可行性及性能值得怀疑。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种红外补偿全范围调光的可见光OFDM通信装置，降低系统复杂度，减少调光时对OFDM信号传输速率和传输质量的影响。