一種基于碼率自適應(yīng)qc-ldpc編碼方式的電力線載波的可見光通信系統(tǒng)及其運(yùn)行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于碼率自適應(yīng)QC-LDPC編碼方式的電力線載波的可見光通信系統(tǒng)及其運(yùn)行方法，屬于電力線載波通信與可見光通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電力載波通信(Power Line Communicat1n，簡(jiǎn)稱PLC)是利用工頻電能傳輸線路作為傳輸媒介，是電力系統(tǒng)特有的一種通信方式。電力線網(wǎng)絡(luò)是世界上最大的有線網(wǎng)絡(luò)，不需要另外布線，通過電力線可以訪問連接在它上面的任意通信設(shè)備，使得PLC在智能家居系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
[0003]射頻技術(shù)在無(wú)線通信領(lǐng)域具有廣泛的、不可替代的作用，但其缺點(diǎn)也越來(lái)越凸顯，頻譜資源緊張、電磁干擾、對(duì)人體危害、安全性不高、傳輸距離受限等等。作為射頻通信的有效的補(bǔ)充，可見光通信技術(shù)受到越來(lái)越多的關(guān)注?？梢姽馔ㄐ偶夹g(shù)(Visible LightCommunicat1n,簡(jiǎn)稱VLC)是指利用可見光波段的光作為信息載體，利用LED高速閃爍的特點(diǎn)，在空氣中直接傳輸光信號(hào)的通信方式。白光LED具有使用壽命長(zhǎng)、綠色環(huán)保、安全、不受頻譜限制等優(yōu)點(diǎn)，被人們廣泛研究和利用。
[0004]準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗(yàn)碼(quas1-cycliclow density parity check，簡(jiǎn)稱QC-LDPC)是編碼較為簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)并且性能較好的糾錯(cuò)碼。將編碼技術(shù)、電力線載波技術(shù)和可見光通信技術(shù)有效的結(jié)合起來(lái)，提高系統(tǒng)的可靠性是未來(lái)通信領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。
[0005]在電力向載波通信和可見光通信結(jié)合的系統(tǒng)中，電力線噪聲、背景光和光電探測(cè)器噪聲都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響。為了提高系統(tǒng)的可靠性，提出用QC-LDPC碼來(lái)糾正由于噪聲噪聲的信息錯(cuò)誤。此外，一方面，不同的通信環(huán)境和通信要求對(duì)碼率的要求不同。例如，系統(tǒng)的信噪比較高，或者通信所要求的可靠性較低時(shí)，不需要很多的校驗(yàn)碼就可以達(dá)到可接受的誤碼率。另一方面，電力線噪聲周期性、連續(xù)性、隨機(jī)性和多變性的特點(diǎn)，固定的碼率也不適合電力線通信系統(tǒng)。碼率太大浪費(fèi)了帶寬、降低了系統(tǒng)的通信性能，碼率太小，又達(dá)不到系統(tǒng)可靠性的要求。因此，自適應(yīng)的QC-LDPC編碼在保證系統(tǒng)可靠性的同時(shí)調(diào)整碼率盡可能減少校驗(yàn)碼數(shù)量，可有效提高傳輸效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于碼率自適應(yīng)QC-LDPC編碼方式的電力線載波的可見光通信系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明還提供了上述可見光通信系統(tǒng)的運(yùn)行方法；
[0008]為了克服電力線載波通信和可見光通信結(jié)合系統(tǒng)的電力線噪聲、背景光噪聲和光電探測(cè)器噪聲對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響，本發(fā)明利用碼率自適應(yīng)QC-LDPC編碼方式的較高糾錯(cuò)能力，提升了系統(tǒng)的可靠性。另外，電力線載波通信具有周期性、連續(xù)性、隨機(jī)性和多變性的特點(diǎn)，固定碼率并不能在保證系統(tǒng)可靠性的同時(shí)具有較高傳輸速率，而自適應(yīng)的QC-LDPC編碼方式可以在保證系統(tǒng)可靠性的同時(shí)有效提高了傳輸效率。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0010]一種基于碼率自適應(yīng)QC-LDPC編碼方式的電力線載波的可見光通信系統(tǒng)，包括依次連接的QC-LDPC編碼模塊、PLC通信模塊、中間轉(zhuǎn)接模塊、VLC通信模塊和QC-LDPC譯碼模塊，所述PLC通信模塊通過電力線連接所述中間轉(zhuǎn)接模塊，所述VLC通信模塊包括依次連接的LED驅(qū)動(dòng)、LED、光電探測(cè)器、光功率計(jì)、放大器及濾波器。
[0011]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述QC-LDPC編碼模塊用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行編碼，得到數(shù)字信號(hào)并發(fā)送至所述PLC通信模塊，并且根據(jù)反饋的PLC噪聲功率及VLC接收光功率調(diào)整編碼碼率，并將調(diào)整后的編碼碼率發(fā)送至所述QC-LDPC譯碼模塊；所述PLC通信模塊將接收的數(shù)字信號(hào)耦合到所述電力線上進(jìn)行傳播，產(chǎn)生電力載波信號(hào)并發(fā)送至所述中間轉(zhuǎn)接模塊，并且將PLC噪聲功率反饋至所述QC-LDPC編碼模塊；所述中間轉(zhuǎn)接模塊將電力載波信號(hào)轉(zhuǎn)化成所述LED可傳輸?shù)男盘?hào)；所述LED發(fā)射光信號(hào)至所述光電探測(cè)器，所述光電探測(cè)器接收光信號(hào)并將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，所述光電探測(cè)器還將產(chǎn)生的VLC接收光功率反饋至所述QC-LDPC編碼模塊；所述QC-LDPC譯碼模塊根據(jù)接收到的調(diào)整后的編碼碼率對(duì)電信號(hào)進(jìn)行譯碼，得到原始的數(shù)字信號(hào)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述PLC通信模塊包括PLC調(diào)制器。
[0013]所述PLC調(diào)制器接收數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過電力線耦合到電力線上進(jìn)行傳播。
[0014]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述中間轉(zhuǎn)接模塊包括帶通濾波器和交直流轉(zhuǎn)換器。
[0015]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述帶通濾波器分離出調(diào)制信號(hào)，所述交直流轉(zhuǎn)換器將交流驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直流驅(qū)動(dòng)，并將調(diào)制信號(hào)及直流驅(qū)動(dòng)加載至所述LED，驅(qū)動(dòng)所述LED發(fā)光。
[0016]上述可見光通信系統(tǒng)的運(yùn)行方法，具體步驟包括:
[0017](1)所述QC-LDPC編碼模塊對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行編碼，得到數(shù)字信號(hào)并發(fā)送至所述PLC通信模塊，并且根據(jù)反饋的PLC噪聲功率及VLC接收光功率調(diào)整編碼碼率，并將調(diào)整后的編碼碼率發(fā)送至所述QC-LDPC譯碼模塊；
[0018](2)所述PLC通信模塊將接收的數(shù)字信號(hào)耦合到所述電力線上進(jìn)行傳播，產(chǎn)生電力載波信號(hào)并發(fā)送至所述中間轉(zhuǎn)接模塊，并且將PLC噪聲功率反饋至所述QC-LDPC編碼模塊；
[0019](3)所述中間轉(zhuǎn)接模塊接收電力載波信號(hào)并加載至所述LED，驅(qū)動(dòng)所述LED發(fā)光；所述LED發(fā)射光信號(hào)至所述光電探測(cè)器，所述光電探測(cè)器接收光信號(hào)并將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，所述光電探測(cè)器還將產(chǎn)生的VLC接收光功率反饋至所述QC-LDPC編碼模塊；
[0020](4)所述QC-LDPC譯碼模塊根據(jù)接收到的調(diào)整后的編碼碼率對(duì)電信號(hào)進(jìn)行譯碼，得到原始的數(shù)字信號(hào)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，根據(jù)反饋的PLC噪聲功率及VLC接收光功率，所述QC-LDPC編碼模塊通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法調(diào)整編碼碼率。
[0022]本發(fā)明的有益效果為:
[0023]1、基于電力線載波的LED可見光通信系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)還能實(shí)現(xiàn)照明的作用。
[0024]2、相比較射頻通信，可見光通信有無(wú)電磁干擾、無(wú)頻譜使用限制、綠色無(wú)污染、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，在有光的地方就可以實(shí)現(xiàn)通信，使用范圍廣。
[0025]3、可見光無(wú)線通信系統(tǒng)與電力線傳輸系統(tǒng)結(jié)合較為容易，系統(tǒng)不需要做太大的改變，電力線網(wǎng)絡(luò)遍布各個(gè)建筑，通過電力線可以訪問連接在可見光通信設(shè)備節(jié)約了系統(tǒng)的構(gòu)建成本。
[0026]4、用電力線載波和可見光通信結(jié)合的通信系統(tǒng)相對(duì)于目前的LED可見光通信系統(tǒng)可靠性降低，使用QC-LDPC編碼方式，提高了系統(tǒng)的可靠性，并且通過自適應(yīng)的方式調(diào)整合適的碼率，減少了傳輸信息的冗余，在保證可靠性的前提下降低了網(wǎng)絡(luò)成本，提高了傳輸速率。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
[0028]圖2為本發(fā)明所述PLC通信模塊的工作流程框圖；
[0029]圖3為本發(fā)明所述VLC通信模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合說明書附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步限定，但不限于