[发明专利]基于CDMA与CSK双重调制的光通信系统及调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，特别涉及一种基于CDMA与CSK双重调制的光通信系统及调制方法。

背景技术

近年来，随着LED照明产业的飞速发展，LED在各行各业得到了广泛的应用，逐步取代传统的白炽灯照明。与传统的白炽灯等光源相比，LED具有体积小、耗电低、寿命长、亮度高、绿色环保等优点。更重要的是，LED还具有响应灵敏、调制性能好的优点，这使得基于LED光源的可见光通信技术成为可能。

与传统的射频与红外等通信技术相比，VLC具有对人体和精密仪器的影响小、无需申请频谱资源、保密性高等优点。并且由于高频率的调制使得人眼无法识别，因而VLC系统兼具了通信与照明双重功能。

然而，传统的可见光通信系统使用OOK调制技术，以荧光粉LED、光电二极管分别为发光器件和光检测器件，有着许多局限。首先，传统的OOK调制，每一个信号只能传输1bit的数据，使得VLC系统的容量较低，此外还会遇到单色光的相干以及易受环境光线干扰的问题。此外，PD虽然能够实现高灵敏度的光电响应，从而实现高速可见光通信，但同时也极易受到环境光线的干扰，难以避免地增大了VLC系统的误码率。进一步的，传统的使用OOK调制技术的可见光通信系统同一时间内只能向一个或多个用户传输同一个数据。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的首要目的在于提出了一种基于CDMA与CSK双重调制的光通信系统，该光通信系统在CSK调制的基础上，加入了CDMA调制技术，使得多用户可以同时接入VLC系统并获得不同的数据。

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的另一目的在于提出了一种应用于基于CDMA与CSK双重调制的光通信系统的调制方法。

本发明的首要目的通过以下技术方案实现：一种基于CDMA与CSK双重调制的光通信系统，包括：依次连接的发射子系统、传输子系统和接收子系统，其特征在于，所述的发射子系统包括：嵌入式系统、4×4RGB-LED阵列、LED驱动电路；所述的接收子系统包括：多个带有CMOS图像传感器的移动终端，红外滤波器、CMOS图像传感器、ADC模数转换器、CDMA解调模块与CSK解码模块；所述嵌入式系统包括：CSK调制模块、CDMA调制模块和DAC数模转化器；

所述CSK调制模块、CDMA调制模块、DAC数模转化器、LED驱动电路和4×4RGB-LED阵列依次连接；所述4×4RGB-LED阵列通过传输子系统连接红外滤波器；所述红外滤波器、CMOS图像传感器、ADC模数转换器和CDMA解调模块与CSK解码模块依次连接；

所述的LED驱动电路把电流信号传输到4×4RGB-LED阵列相；所述的传输子系统将经过CSK调制模块和CDMA调制模块进行双重调制的可见光信号传递给CMOS图像传感器；所述的嵌入式系统通过编程，对原始数据进行CDMA和CSK的双重调制，经过双重调制的原始数据先通过DAC数模转换器成为模拟信号，再通过LED驱动电路转化为电流信号，所述电流信号驱动4×4RGB-LED阵列以发出可见光信号，所述的CMOS图像传感器和4×4RGB-LED阵列之间通过可见光信号进行耦合，所述的CMOS图像传感器将可见光信号转化为电信号，所述电信号通过ADC模数转换器转换为数字信号，所述数字信号通过CDMA解调模块与CSK解码模块进行信号解调，以得到最终接收信号。

所述的嵌入式系统将要传输给不同用户的数据进行CSK和CDMA的双重调制，以得到扩频信号；所述的扩频信号通过DAC数模转换器变成模拟信号，所述模拟信号驱动4×4RGB-LED阵列发出可见光信号。所述传输子系统所传输的可见光信号，通过红外滤波器滤波后再传输到CMOS图像传感器。所述传输子系统可以为自由空间，所述自由空间中具有环境干扰光。所述CMOS图像传感器在将可见光信号转化为模拟电信号时，RGB三个分量的256阶色深以一定的间距为分度进行判定。当接收子系统接收到的可见光信号某一分量色深在50-70之间时，可以取60作为接收值。

所述CDMA调制模块的具体调制方式为：在各个智能终端内，扩频信号除去调制时所加的补偿值，再与各自所持有的正交扩频码进行内积运算，所得结果再除以扩频码的长度，则得到所求的经过CSK调制的RGB三种颜色的色深。

所述CSK调制模块的具体调制方式为：将RGB三种颜色的色深的值根据CSK调制的编码方式进行解码，即得到最终向该用户传输的二进制数据。