一種基于希爾伯特編碼的可見光通信方法
【專利摘要】一種基于希爾伯特編碼的可見光通信方法，涉及可見光通信系統(tǒng)，包括發(fā)端和收端，發(fā)端將待傳送的數(shù)據(jù)流進(jìn)行OFDM編碼，形成OFDM數(shù)據(jù)幀，OFDM數(shù)據(jù)幀的每個(gè)符號(hào)進(jìn)行希爾伯特變換，形成新的數(shù)據(jù)幀，兩路數(shù)據(jù)幀分別通過(guò)調(diào)制形成兩路可見光信號(hào)同時(shí)發(fā)送；收端接收兩路信號(hào)光后，分離出兩路獨(dú)立的信號(hào)，將希爾伯特變換形成的信號(hào)進(jìn)行90度相移后，再與OFDM數(shù)據(jù)幀形成的信號(hào)疊加，并對(duì)疊加后的信號(hào)進(jìn)行OFDM解碼，形成有效的接收信號(hào)輸出。本發(fā)明使得整個(gè)接收平面接收到信號(hào)質(zhì)量得到提升并保持穩(wěn)定，最終提升系統(tǒng)的性能。
【專利說(shuō)明】-種基于希爾伯特編碼的可見光通信方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可見光通信系統(tǒng)，具體來(lái)講涉及一種基于希爾伯特編碼的可見光通信 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 可見光通信（VLC)是在白光LED技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的新型的無(wú)線光通信技術(shù)?？?見光通信具有保密性強(qiáng)，無(wú)電磁干擾，無(wú)需頻譜認(rèn)證等優(yōu)點(diǎn)，因此在很多領(lǐng)域具有巨大的應(yīng) 用前景。可見光通信技術(shù)已經(jīng)成為全球研究的熱點(diǎn)，在未來(lái)的通信領(lǐng)域中將會(huì)占據(jù)重要的 地位，并將極大地推動(dòng)信息化社會(huì)的發(fā)展。然而由于可見光通信技術(shù)的特點(diǎn)，其本身還存在 很多不足的地方，如傳輸距離短、通信速率低等問(wèn)題。特別對(duì)于實(shí)際中光源分散分布的條件 下：
[0003] 1)接收光強(qiáng)與光源信號(hào)同接收端之間的距離有關(guān)；
[0004] 2)接收端接收到的光信號(hào)強(qiáng)度同接收器與光源的接收角度有關(guān)；
[0005] 3)實(shí)際接收中多采用固定ro(光電探測(cè)器）接收，接收角度不可調(diào)節(jié)；
[0006] 因此會(huì)照成接收到的信號(hào)強(qiáng)度隨著其接收位置的不同而起伏變化，造成通信信號(hào) 的速率或者質(zhì)量下降，實(shí)際應(yīng)用中限制了其移動(dòng)性或擴(kuò)展性，使其只能用于某些特定的條 件下的通信系統(tǒng)中，從而影響實(shí)際系統(tǒng)的性能及其實(shí)用性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于希爾伯特編碼的可 見光通信方法，使得整個(gè)接收平面接收到信號(hào)質(zhì)量得到提升并保持穩(wěn)定，最終提升系統(tǒng)的 性能。
[0008] 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取一種基于希爾伯特編碼的可見光通信方法，包括發(fā) 端和收端，發(fā)端將待傳送的數(shù)據(jù)流進(jìn)行0FDM編碼，形成0FDM數(shù)據(jù)幀，0FDM數(shù)據(jù)幀的每個(gè)符 號(hào)進(jìn)行希爾伯特變換，形成新的數(shù)據(jù)幀，兩路數(shù)據(jù)幀分別通過(guò)調(diào)制形成兩路可見光信號(hào)同 時(shí)發(fā)送；收端接收兩路信號(hào)光后，分離出兩路獨(dú)立的信號(hào)，將希爾伯特變換形成的信號(hào)進(jìn)行 90度相移后，再與0FDM數(shù)據(jù)幀形成的信號(hào)疊加，并對(duì)疊加后的信號(hào)進(jìn)行0FDM解碼，形成有 效的接收信號(hào)輸出。
[0009] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述發(fā)端為多對(duì)可見光信號(hào)發(fā)送，每對(duì)為所述兩路可 見光信號(hào)。
[0010] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述發(fā)端將待傳送的數(shù)據(jù)流形成0FDM數(shù)據(jù)幀，具體 方式為，對(duì)隨機(jī)序列進(jìn)行星座圖映射編碼，對(duì)星座圖映射數(shù)據(jù)流進(jìn)行0FDM編碼，形成多個(gè) 0FDM符號(hào)，將多個(gè)0FDM符號(hào)形成0FDM數(shù)據(jù)幀，0FDM數(shù)據(jù)幀還要加上同步信號(hào)及訓(xùn)練序列， 再通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器發(fā)出。
[0011] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述新的數(shù)據(jù)幀加上同步信號(hào)及訓(xùn)練序列后，再通過(guò) 數(shù)字信號(hào)處理器發(fā)出。
[0012] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述可見光信號(hào)的調(diào)制包括：兩路數(shù)據(jù)幀的信號(hào)分別 通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器變?yōu)槟M信號(hào)，每一路模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)LED驅(qū)動(dòng)電路放大后，直接輸出給LED 光源進(jìn)行調(diào)制，最終形成可見光信號(hào)。
[0013] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述收端通過(guò)光探測(cè)器探測(cè)兩路可見光信號(hào)，光探測(cè) 器的個(gè)數(shù)與可見光信號(hào)路數(shù)相同，并將探測(cè)的光信號(hào)分別通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號(hào)。
[0014] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述數(shù)字信號(hào)共同進(jìn)入一個(gè)信道估計(jì)及信號(hào)分離模 塊，分離出兩路獨(dú)立信號(hào)，其中一路獨(dú)立信號(hào)是在發(fā)端形成0FDM數(shù)據(jù)幀的信號(hào)，另一路信 號(hào)是進(jìn)行希爾伯特變換后的信號(hào)。
[0015] 本發(fā)明的有益效果在于：充分利用了希爾伯特變換和0FDM技術(shù)調(diào)制編碼的特點(diǎn)， 將接收到的信號(hào)能量進(jìn)行重新分配，根據(jù)不同接收條件自動(dòng)調(diào)節(jié)信號(hào)SNR(信噪比）增益， 有效的均衡了信噪比接收平面，同時(shí)也提升了接收信號(hào)信噪比，從而在整體上提高系統(tǒng)性 能。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例發(fā)端系統(tǒng)詳細(xì)示意圖；
[0017] 圖2為數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)0FDM編碼后的0FDM數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)圖；
[0018] 圖3為數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)希爾伯特變換后的新的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)圖；
[0019] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例收端系統(tǒng)詳細(xì)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0021] 本發(fā)明為基于希爾伯特編碼的可見光通信方法，包括發(fā)端和收端，發(fā)端將待傳送 的數(shù)據(jù)流進(jìn)行0FDM編碼，形成0FDM數(shù)據(jù)幀，0FDM數(shù)據(jù)幀的每個(gè)符號(hào)進(jìn)行希爾伯特變換，形 成新的數(shù)據(jù)幀，兩路數(shù)據(jù)幀分別通過(guò)調(diào)制形成兩路可見光信號(hào)同時(shí)發(fā)送；收端接收兩路信 號(hào)光后，分離出兩路獨(dú)立的信號(hào)，將希爾伯特變化形成的信號(hào)進(jìn)行90度相移后，再與0FDM 數(shù)據(jù)幀形成的信號(hào)疊加，并對(duì)疊加后的信號(hào)進(jìn)行OFDM解碼，形成有效的接收信號(hào)輸出。
[0022] 如圖1所示，本發(fā)明具體實(shí)施例中，發(fā)端包括一個(gè)第一數(shù)字信號(hào)處理器，第一數(shù)字 信號(hào)處理器內(nèi)部包含一個(gè)0FDM編碼模塊和希爾伯特編碼模塊，兩個(gè)模塊分別連接一個(gè)調(diào) 制系統(tǒng)，每個(gè)調(diào)制系統(tǒng)包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器、LED驅(qū)動(dòng)電路和LED光源。
[0023] 數(shù)據(jù)流進(jìn)入第一數(shù)字信號(hào)處理器中，通過(guò)0FDM編碼模塊形成0FDM數(shù)據(jù)幀。0FDM 數(shù)據(jù)幀具體形成方式為：對(duì)隨機(jī)序列進(jìn)行星座圖映射編碼；對(duì)星座圖映射數(shù)據(jù)流進(jìn)行OFDM 編碼，形成多個(gè)OFDM符號(hào)；將多個(gè)OFDM符號(hào)形成OFDM數(shù)據(jù)幀，如圖2所示，OFDM數(shù)據(jù)幀包 括幀頭和多個(gè)0FDM符號(hào)；0FDM數(shù)據(jù)幀還要加上同步信號(hào)及訓(xùn)練序列，再通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理 器發(fā)出。然后，將0FDM數(shù)據(jù)幀經(jīng)過(guò)希爾伯特編碼模塊，將每個(gè)符號(hào)進(jìn)行希爾伯特變化，形成 新的數(shù)據(jù)幀，如圖3所示，新的數(shù)據(jù)幀包括幀頭和希爾伯特變化后符號(hào)；加上同步信號(hào)及訓(xùn) 練序列后，再通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器發(fā)出。0FDM數(shù)據(jù)幀和新的數(shù)據(jù)幀所在的兩路信號(hào)分別經(jīng) 過(guò)一個(gè)調(diào)制系統(tǒng)，先經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器變?yōu)槟M信號(hào)，每一路模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)LED驅(qū)動(dòng)電路放 大后，直接輸出給LED光源進(jìn)行調(diào)制，最終形成可見光信號(hào)。
[0024] 如圖2所示，收端包括光探測(cè)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和一個(gè)第二數(shù)字信號(hào)處理器，所述光 探測(cè)器的個(gè)數(shù)和發(fā)端的可見光信號(hào)路數(shù)相同，每個(gè)光探測(cè)器對(duì)應(yīng)一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。第二數(shù) 字信號(hào)處理器中包括信道估計(jì)及信號(hào)分離模塊、信號(hào)疊加模塊、0FDM解碼模塊和相移模塊。
[0025] 每個(gè)光探測(cè)器探測(cè)到發(fā)端發(fā)來(lái)混疊的光信號(hào)，將光信號(hào)分別通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號(hào)，共同送入信道估計(jì)及信號(hào)分離模塊，分離出兩路獨(dú)立信號(hào)，其中一路獨(dú)立信號(hào) 是在發(fā)端形成0FDM數(shù)據(jù)幀的信號(hào)，另一路信號(hào)是進(jìn)行希爾伯特變換后的信號(hào)。將進(jìn)行希爾 伯特變換后的信號(hào)通過(guò)相移模塊進(jìn)行90度相移后，再與0FDM數(shù)據(jù)幀形成的信號(hào)在信號(hào)疊 加模塊中疊加，疊加后的信號(hào)通過(guò)0FDM解碼模塊進(jìn)行0FDM解碼，形成有效的接收信號(hào)輸 出，完成接收過(guò)程。
[0026] 實(shí)際操作中，發(fā)端可以使用更多光源，只需要將現(xiàn)有發(fā)端的系統(tǒng)設(shè)置為同樣的多 個(gè)即可發(fā)送多對(duì)光信號(hào)；與此相對(duì)應(yīng)的收端，光探測(cè)器的個(gè)數(shù)和發(fā)端的可見光信號(hào)路數(shù)相 同，每個(gè)光探測(cè)器對(duì)應(yīng)一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，但是只需要一個(gè)第二數(shù)字信號(hào)處理器。第二數(shù)字信 號(hào)處理器將收到的數(shù)字信號(hào)分為兩組，一組為所有0FDM數(shù)據(jù)幀的信號(hào)的疊加，簡(jiǎn)稱第一組 信號(hào)；另一組為希爾伯特變化后的信號(hào)的疊加，簡(jiǎn)稱第二組信號(hào)，然后將第二組信號(hào)的數(shù)據(jù) 進(jìn)行90度相移，再于第一組信號(hào)疊加，之后再進(jìn)行0FDM解碼。
[0027] 以兩路光信號(hào)為例，兩路信號(hào)的性質(zhì)原理如下：
[0028] 對(duì)于每個(gè)符號(hào)為N點(diǎn)時(shí)0FDM直接調(diào)試編碼的系統(tǒng)，首先需要對(duì)基帶信號(hào)序列進(jìn)行 相應(yīng)的星座映射，再將相應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)填入發(fā)送符號(hào)1到

【權(quán)利要求】
1. 一種基于希爾伯特編碼的可見光通信方法，包括發(fā)端和收端，其特征在于： 發(fā)端將待傳送的數(shù)據(jù)流進(jìn)行OFDM編碼，形成OFDM數(shù)據(jù)幀，OFDM數(shù)據(jù)幀的每個(gè)符號(hào)進(jìn) 行希爾伯特變換，形成新的數(shù)據(jù)幀，兩路數(shù)據(jù)幀分別通過(guò)調(diào)制形成兩路可見光信號(hào)同時(shí)發(fā) 送； 收端接收兩路信號(hào)光后，分離出兩路獨(dú)立的信號(hào)，將希爾伯特變換形成的信號(hào)進(jìn)行90 度相移后，再與OFDM數(shù)據(jù)幀形成的信號(hào)疊加，并對(duì)疊加后的信號(hào)進(jìn)行OFDM解碼，形成有效 的接收信號(hào)輸出。
2. 如權(quán)利要求1所述基于希爾伯特編碼的可見光通信方法，其特征在于：所述發(fā)端為 多對(duì)可見光信號(hào)發(fā)送，每對(duì)為所述兩路可見光信號(hào)。
3. 如權(quán)利要求1所述基于希爾伯特編碼的可見光通信方法，其特征在于：所述發(fā)端將 待傳送的數(shù)據(jù)流形成OFDM數(shù)據(jù)幀，具體方式為，對(duì)隨機(jī)序列進(jìn)行星座圖映射編碼，對(duì)星座 圖映射數(shù)據(jù)流進(jìn)行OFDM編碼，形成多個(gè)OFDM符號(hào)，將多個(gè)OFDM符號(hào)形成OFDM數(shù)據(jù)幀，OFDM 數(shù)據(jù)幀還要加上同步信號(hào)及訓(xùn)練序列，再通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器發(fā)出。
4. 如權(quán)利要求1所述基于希爾伯特編碼的可見光通信方法，其特征在于：所述新的數(shù) 據(jù)幀加上同步信號(hào)及訓(xùn)練序列后，再通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器發(fā)出。
5. 如權(quán)利要求1所述基于希爾伯特編碼的可見光通信方法，其特征在于，所述可見光 信號(hào)的調(diào)制包括：兩路數(shù)據(jù)幀的信號(hào)分別通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器變?yōu)槟M信號(hào)，每一路模擬信號(hào) 經(jīng)過(guò)LED驅(qū)動(dòng)電路放大后，直接輸出給LED光源進(jìn)行調(diào)制，最終形成可見光信號(hào)。
6. 如權(quán)利要求1所述基于希爾伯特編碼的可見光通信方法，其特征在于：所述收端通 過(guò)光探測(cè)器探測(cè)兩路可見光信號(hào)，光探測(cè)器的個(gè)數(shù)與可見光信號(hào)路數(shù)相同，并將探測(cè)的光 信號(hào)分別通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
7. 如權(quán)利要求6所述基于希爾伯特編碼的可見光通信方法，其特征在于：所述數(shù)字信 號(hào)共同進(jìn)入一個(gè)信道估計(jì)及信號(hào)分離模塊，分離出兩路獨(dú)立信號(hào)，其中一路獨(dú)立信號(hào)是在 發(fā)端形成OFDM數(shù)據(jù)幀的信號(hào)，另一路信號(hào)是進(jìn)行希爾伯特變換后的信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H04L5/00GK104243120SQ201410457008
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】楊超, 陳義欽, 楊奇, 張大衛(wèi) 申請(qǐng)人:武漢郵電科學(xué)研究院