[发明专利]一种可见光通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及可见光通信系统，具体涉及一种可见光通信方法。

背景技术

可见光通信(VLC)是在白光LED技术上发展起来的新型的无线光通信技术。可见光通信具有保密性强，无电磁干扰，无需频谱认证等优点，其在无线光局域网、水下通信、室内导航、信息广播等多个领域有着广泛的应用。然而由于可见光通信技术的特点，其本身还存在许多不足之处，如有限的调制带宽、光背景噪声、多径干扰等，特别是采用多个光源照明时而带来的多径干扰，在实际的可见光通信系统中，多径干扰引起的频率选择性衰落会严重影响接收信号的质量，并且劣化系统性能。

目前，为了解决可见光通信中多径干扰的问题，已经提出了很多方案，其中大多方案都是基于多输入多输出(MIMO)系统结构提出的，而该结构不但增加了系统发送端和接收端的复杂度(如需调整发送端和接收端的对准角度，增加同样发送和接收单元的数量等)，还消耗了系统带宽，使可见光技术在实际中的应用受到了局限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有解决可见光通信中多径干扰的方案大多基于多输入多输出系统结构提出，致使系统发送端和接收端的复杂度增加，消耗系统宽带，使可见光技术在实际中的应用受到了局限。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种可见光通信方法，包括以下步骤：

步骤S10、在发送端，对要发送的数据流进行基于空间分集编码的OFDM编码；并通过单个LED光源对OFDM编码进行调制得到可见光信号，并进行发送；

步骤S20、在接收端，单个光电二极管将接收的可见光信号转换为模拟电信号，将模拟电信号转换为数字信号后，通过OFDM数据符号解调得到OFDM数据符号，对基于空间分集编码的OFDM数据符号进行解调，恢复出原始的数据流。

在上述方法中，对要发送的数据流进行基于空间分集编码的OFDM编码，具体包括以下步骤：

步骤S11、对需要传输的原始随机数据流进行星座图映射编码，输出QAM星座图信号，并将QAM星座图信号按照OFDM信号编码的要求形成多个数据符号；

步骤S12、对每个数据符号内的QAM星座图信号进行星座图旋转；

步骤S13、对已星座图旋转的QAM星座图信号的实部和虚部进行分离，并在各个数据符号内对所属QAM星座图信号的实部和虚部进行交织编码；

步骤S14、对完成交织编码后的数据符号进行常规的OFDM编码，并添加循环前缀，形成OFDM数据符号，将若干添加循环前缀的OFDM数据符号组成OFDM数据帧输出。

在上述方法中，所述每个数据符号由n个QAM星座图信号构成，n取正整数。

在上述方法中，星座图旋转的角度由星座图映射方式及信道决定，星座图旋转后QAM星座图信号X_out为：

X_out＝X_in·e^fθ；

其中，X_in为旋转前的QAM星座图信号；θ为星座图旋转的角度；j为虚数单位。

在上述方法中，不同调制格式的星座图旋转的角度为：

当调制格式为QPSK时，星座图旋转的角度θ设为29°；

当调制格式为QAM-16时，星座图旋转的角度θ设为16.8°；

当调制格式为QAM-64时，星座图旋转的角度θ设为8.6°。

在上述方法中，步骤S13具体包括以下步骤：

步骤S131、对各个数据符号内已进行星座图旋转的QAM星座图信号进行实部和虚部分离；

步骤S132、在长度为n的数据符号内分别对所有实部和虚部数据按照伪随机顺序进行重新排布，实现在数据符号内每个QAM星座图信号实部和虚部的交织；

步骤S133、根据各个数据符号交织后的实部和虚部重新组合成新的数据符号。

在上述方法中，步骤S20具体包括以下步骤：

步骤S21、将可见光信号进行光电转换，得到模拟电信号；

步骤S22、将模拟电信号转换为OFDM数据符号形式的数字信号；

步骤S23、对数字信号进行OFDM数据符号解调得到OFDM数据符号，再将OFDM数据符号进行常规的OFDM解码，得到交织后的数据符号；

步骤S24、对每个数据符号内的QAM星座图信号进行解交织；

步骤S25、将各个数据符号内恢复排列顺序的QAM星座图信号进行星座图旋转，旋转角度与步骤S12相同，旋转方向相反；