雙電平脈沖寬度編碼的數據傳輸方法及LED可見光通信系統與流程
本發明涉及可見光通信技術領域，具體涉及一種雙電平脈沖寬度編碼的數據傳輸方法及led可見光通信系統。
背景技術：
可見光通信是基于led的無線通信新技術，它是利用led比熒光燈和白熾燈切換得快的優點，通過led光源的高頻閃爍來進行通信，有光代表1，無光代表0，發出高速的光信號，再經過光電轉換而獲取信息。由于可見光通信照明的深度兼容，隨著新型節能照明燈led的日益普及，可見光通信技術發展前景不可限量。與傳統的射頻通信及其它無線通信系統相比較，可見光通信技術具有發射功率高、不占用無線電頻譜、無電磁干擾、無電磁輻射、節約能源等優點。目前可見光通信技術已經成為多個國家研究熱點，但大多數處于試驗階段，雖然整體系統已有實現，但離實用階段還有一定距離，系統的各項性能指標有待進一步提高，實現方案也需要進一步完善。
目前存在的問題之一是led可見光通信系統的信道編碼設計問題：
可見光通信屬于無線通信領域，以大氣空間為通信信道，不可避免地受到大氣特性的影響，這種影響稱之為大氣障礙。大氣雜質和湍流造成的大氣障礙使可見光通信系統的信噪比下降，誤碼率提高，通信性能大為下降。要降低大氣障礙對可見光通信造成的影響，除了在搭建通信系統的時候，需要選擇大氣惡劣程度較低、環境條件相對良好的地方，還應該采用高效的信道編碼技術，至少應該滿足以下幾點：1、定時信息要豐富，2、基線漂移要小或直流電平漂移量要小，3、要有一定的規律。如果線路碼型或碼流不滿足這些要求，將會發生以下問題：1、引起不良的抖動特性，時定時提取發生困難，2、直流不平衡的碼流將會使信號脈沖的直流電平發生漂移，降低通信系統的傳輸質量，3、數字序列沒有一定的規律，通信期間無法監測線路的誤碼率。由于可見光通信中可能會受到諸多噪音干擾，信道編碼作為重要的通信糾錯手段，得到了廣泛重視。目前的可見光通信研究，大都采用ook或vppm調制方式，結合rz碼或nrz碼對白光led直接進行強度調制從而進行信號傳輸。這樣的做法易于實現，但是頻譜資源利用率太低，資源浪費嚴重，而且信號的碼流直流不平衡嚴重，編碼的效率很低，導致整個通信的傳輸時長較短。
此外目前存在的問題之二是led結電容引起的額外功率消耗問題：
可見光通信的傳輸介質為自由空間，用于照明的led發光二極管的發散角比較大，因此信號傳輸的幾何損耗較大，最終到達接收器的信號遠遠小于發射端。雖然已報道了傳輸速率大于1gbt/s的實驗系統，但是實現高速傳輸的的距離只有幾厘米。
當通信距離變大時，信號損耗嚴重，誤碼率上升，就不能達到信號傳輸的要求了。要提高傳輸的距離需要增加發射信號的功率，即增加led的光功率輸出，這就需要增大led的發光面積，而面積的增大，導致器件的結電容增大，頻率響應特性下降，最大通信速率又受到限制。不單是led器件，所有半導體器件的功率特性和頻率特性在器件設計上的矛盾，是長久以來所有半導體器件設計者所共同面臨的問題。目前國內外的報道還沒有能兼顧兩方面性能的，預期在短時間內也不能解決，只能在一定程度上改善。
在現有led器件的基礎上，通過外部驅動電路來改善系統的響應速度，實現高速通信，通常的方案是采用預加重或均衡。但是，由于照明用led的結電容通常較大，在nf的量級，高速驅動信號對這一電容的充放電將產生較大的功率消耗，從而降低照明系統的發光效率。目前還沒有一個可以較好地解決led結電容引起的額外功率消耗問題的方案。
技術實現要素：
有鑒于此，為了解決現有技術中的上述問題，獲得沒有基線漂移的通信信號和led光照的高照明效率，本發明提出一種雙電平脈沖寬度編碼的數據傳輸方法及led可見光通信系統，既可以達到傳輸碼流的dc平衡，又能提高頻帶的利用率，從而控制信號傳輸的時長，保證通信和照明功能皆不受影響。
本發明通過以下技術手段解決上述問題：
一種雙電平脈沖寬度編碼的數據傳輸方法，包括：
發送端采用雙電平脈沖寬度編碼：利用高、低電平的寬度來進行編碼，高、低電平的跳變作為時間參考點，將待傳輸數據分為n位一組，根據每組數據的值，輸出不同寬度的高電平或低電平脈沖信號，每組數據的碼值對應不同的脈沖電平發生跳變的位置；
接收端采用雙電平脈沖寬度解碼：通過數據位有無電平的跳變來識別碼元傳輸的寬度和一個數據位傳輸的結束，以收到的脈沖電平的上升或下降沿跳變作為時間參考點，根據下一個電平跳變沿時刻，判斷高電平或低電平脈沖的寬度，恢復出待傳輸數據對應的碼值，完成數據傳輸。
進一步地，采用n位計數器來實現n位的雙電平脈沖寬度編碼，具體實現方法是：
計數器的計數周期用τ表示，n位待傳輸數據的值用k表示，在每個周期開始，編碼器輸出高電平或者低電平，同時計數器開始計數，當計數器的計數值與待傳輸數據值相同時，編碼器發生電平翻轉跳變，并復位計數器，這樣編碼器的輸出的高電平或低電平脈沖寬度等于kτ，就對應于待傳輸數據的值。
進一步地，采用n位計數器來實現n位的雙電平脈沖寬度解碼，具體實現方法是：
在每個信號電平跳變的時候，計數器開始計數，直到下一次信號電平出現跳變的時候停止計數，計數值就對應脈沖寬度，得到對應的待傳輸數據值。
一種led可見光通信系統，采用所述雙電平脈沖寬度編碼的數據傳輸方法，包括：
n位合并電路，用于將待傳輸數據分成n位一組的數據組；
碼型發生器，用于接收待傳輸的數據組，轉化成雙電平脈沖寬度編碼信號；
功率驅動器，用于將碼型發生器的輸出信號經過放大后，驅動led，產生光通信信號；
led，用于根據功率驅動器的驅動產生光通信信號；
光電轉換器，用于接收光通信信號；
比較器，用于經過判決恢復出雙電平脈沖寬度編碼信號；
解碼器，用于將恢復出的雙電平脈沖寬度編碼信號進行解碼，得到n位數據組；
數據恢復電路，用于將n位數據組恢復出待傳輸數據。
與現有技術相比，本發明的有益效果如下：
1)、采用雙電平脈沖寬度編碼方案，屬于dc平衡編碼，碼流中直流分量的起伏較小，使得數據在傳輸中不受其直流分量的影響，避免了信號輸出基線的漸移現象，簡化了光接收端機的電路設計。該編碼電路也非常簡單，信號無需擾碼，并可以不用鎖相技術，直接從信號中恢復時鐘，大大簡化了時鐘提取電路，同時也提高了頻帶的利用率；
2)、采用雙電平脈沖寬度編碼方案，減少了led結電容的充放電次數，從而減少了因為充放電消耗的功率，提高了照明效率。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為雙電平脈沖寬度編碼的信號波形示意圖，其中(a)為編碼原理圖，(b)為編碼示例圖；
圖2為led可見光通信系統的結構示意圖；
圖3為led可見光通信系統的實施例示意圖；
圖4為雙電平脈沖寬度編碼系統(led可見光通信系統)的通信過程示意圖；
圖5為傳輸長連nrz-l碼時引起的接收機基線漂移現象示意圖；
圖6為常用的led驅動示意圖；
圖7為當led的驅動信號分別是高、低電平時，電流的流動方向示意圖。
具體實施方式
為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面將結合附圖和具體的實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。需要指出的是，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
實施例1
本發明提供一種雙電平脈沖寬度編碼的數據傳輸方法，包括：
發送端采用雙電平脈沖寬度編碼：利用高、低電平的寬度來進行編碼，高、低電平的跳變作為時間參考點，將待傳輸數據分為n位一組，根據每組數據的值，輸出不同寬度的高電平或低電平脈沖信號，每組數據的碼值對應不同的脈沖電平發生跳變的位置；
采用n位計數器來實現n位的雙電平脈沖寬度編碼，具體實現方法是：
計數器的計數周期用τ表示，n位待傳輸數據的值用k表示，在每個周期開始，編碼器輸出高電平或者低電平，同時計數器開始計數，當計數器的計數值與待傳輸數據值相同時，編碼器發生電平翻轉跳變，并復位計數器，這樣編碼器的輸出的高電平或低電平脈沖寬度等于kτ，就對應于待傳輸數據的值。
接收端采用雙電平脈沖寬度解碼：通過數據位有無電平的跳變來識別碼元傳輸的寬度和一個數據位傳輸的結束，以收到的脈沖電平的上升或下降沿跳變作為時間參考點，根據下一個電平跳變沿時刻，判斷高電平或低電平脈沖的寬度，恢復出待傳輸數據對應的碼值，完成數據傳輸；
采用n位計數器來實現n位的雙電平脈沖寬度解碼，具體實現方法是：
在每個信號電平跳變的時候，計數器開始計數，直到下一次信號電平出現跳變的時候停止計數，計數值就對應脈沖寬度，得到對應的待傳輸數據值。
如圖1所示，圖1(a)為其編碼原理，發送端采用雙電平脈沖寬度編碼，在每個碼元開始時，編碼器把待傳輸的數據每n位分為一組，根據每組數據的值，輸出不同寬度的脈沖信號，以電平跳變作為時間參考點，每一個脈沖的跳變沿既是上一個碼元的結束，也是本次碼元的開始。設脈沖的最小時隙間隔為τ，則脈沖的最大寬度為2n·τ。其電平跳變的時刻與待傳輸數據組的值對應。接收端以收到的脈沖電平的跳變作為時間參考點，根據信號的電平跳變沿時刻，恢復出待傳輸數據的值，實現數據的傳輸。
圖1(b)為編碼示例，第1組待傳輸數據的值為“0”，所以脈沖只占用1個單位的時隙寬度；第2組待傳輸數據的值為“1”，所以脈沖占用2個單位的時隙寬度；第3組待傳輸數據的值為“3”，所以脈沖占用4個單位的時隙寬度。這種波形看起來像是模擬電源中常用的脈沖寬度調制和脈沖頻率調制方案的結合，但是有著本質的區別：脈沖寬度調制和脈沖頻率調制技術是用數字信號表示模擬信號，是對模擬信號電平進行數字編碼的方法，而本發明是用脈沖電平跳變沿或脈沖寬度表征二進制數據組的值，屬于一種多元編碼方式。
實施例2
如圖2所示，本發明還提供一種led可見光通信系統，采用所述雙電平脈沖寬度編碼的數據傳輸方法，包括：
n位合并電路，用于將待傳輸數據分成n位一組的數據組；
碼型發生器，用于接收待傳輸的數據組，轉化成雙電平脈沖寬度編碼信號；
功率驅動器，用于將碼型發生器的輸出信號經過放大后，驅動led，產生光通信信號；
led，用于根據功率驅動器的驅動產生光通信信號；
光電轉換器，用于接收光通信信號；
比較器，用于經過判決恢復出雙電平脈沖寬度編碼信號；
解碼器，用于將恢復出的雙電平脈沖寬度編碼信號進行解碼，得到n位數據組；
數據恢復電路，用于將n位數據組恢復出待傳輸數據。
本發明的led可見光通信系統的工作過程如下：
待傳輸數據通過n位合并電路，被分成n位一組的數據組；
碼型發生器接收待傳輸的數據組，轉化成雙電平脈沖寬度編碼信號，例如，要實現n位的多元脈沖寬度編碼，可以采用n位計數器來實現：設計數器的計數周期為τ，n位待傳輸數據的值為k，在每個周期開始，編碼器輸出高電平，同時計數器開始計數，當計數器的計數值與待傳輸數據值相同時，編碼器出現高低電平的跳變，并復位計數器；
碼型發生器的輸出信號經過功率驅動器放大后，驅動led，產生光通信信號；
在接收端，光電轉換器接收光通信信號，經過比較器的判決，恢復出雙電平脈沖寬度編碼信號；
恢復出的雙電平脈沖寬度編碼信號經解碼器解碼，得到n位數據組，再由數據恢復電路恢復出待傳輸數據，解碼器也可以采用n位計數器來實現：在每個信號電平跳變的時候，計數器開始計數，直到下一次信號電平出現跳變的時候停止計數，計數值就對應脈沖寬度，可以得到對應的待傳輸數據值。
本發明的基本原理是通過采用雙電平脈沖寬度編碼，使得傳輸數據中的高低電平持續時間幾乎相等，保持電路中的dc(直流)平衡，以減少接收機出現的基線漂移現象。減少led的驅動電壓的跳變次數，降低因為led結電容引起的額外功率消耗。同時采用可變長碼元寬度，盡可能縮短低電平持續時間，提高信號的占空比，在保證照明亮度不變的前提下，減小峰值電流。
常規的碼元傳輸的主要缺陷是接收端沒有時鐘，沒有時鐘也就無法識別收到的數據位的開始和結束以及數據位的寬度；而雙電平脈沖寬度編碼解決了沒有時鐘的問題。接收端可以通過數據位有無電平的跳變來識別碼元傳輸的寬度和一個數據位傳輸的結束；接收端以收到的電平跳變的時刻作為時間參考點，根據下一次電平發生跳變的位置，恢復出對應的碼值，完成數據傳輸。
如圖3所示，優選地，led可見光通信系統發送端主要包含由fpga構成的n位合并電路和碼型發生器，功率驅動器和led。接收端主要包含光電轉換器，比較器和fpga構成的解碼器和數據恢復電路。n位合并電路和碼型發生器接收待傳輸數據，轉換為雙電平脈沖寬度編碼信號，這一信號經功率驅動器放大后，驅動led，產生光通信信號。在接收端，光電轉換器接收光通信信號，經過比較器的甄別，恢復出雙電平脈沖寬度編碼信號，最后經過fpga構成的解碼器解碼，恢復出待傳輸信號。
上述fpga采用altera公司cyclone-ⅱ系列的ep2c5芯片，邏輯單元4068個，片上動態存儲器總比特數119808bit，嵌入式18x18乘法器13個，片上鎖相環2個。
上述功率驅動器采用mimi-circuit公司的zhl-6a放大器，通頻帶0.0025-500mhz，增益25db，最大輸出功率22dbm。
上述led采用osram公司的le_cw_e2b發光二極管，額定電流700ma，光通量240-610lm。
上述光電轉換器采用newport公司的1601光電轉換器，其光譜響應范圍320-1000nm，帶寬1ghz，上升時間400ps，等效輸入噪聲功率31pw，轉換增益360/w。
上述比較器采用美信公司的max961比較器，其傳播時延4.5ns，供電電壓3-5v，輸出電平兼容ttl和cmos標準。
通信過程如圖4所示：待傳輸數據通過n位合并電路，被分成n位一組的數據組。碼型發生器接收待傳輸的數據組，轉化成雙電平脈沖寬度編碼信號。例如，要實現n位的雙電平脈沖寬度編碼，可以采用n位計數器來實現：設計數器的計數周期為τ，n位待傳輸數據的值為k，在每個周期開始，編碼器輸出高電平(或者低電平)，同時計數器開始計數，當計數器的計數值與待傳輸數據值相同時，編碼器發生電平跳變，并復位計數器。這樣編碼器的輸出脈沖寬度等于kτ，就對應于待傳輸數據的值。編碼器發生電平跳變之后，立即進行下一個碼元的傳輸。碼型發生器的輸出信號經過功率驅動器放大后，驅動led，產生光通信信號。
在接收端，光電轉換器接收光通信信號，經過比較器的判決，恢復出雙電平脈沖寬度編碼信號，最后經過解碼器解碼，得到n位數據組，再由數據恢復電路恢復出待傳輸數據。解碼器也可以采用n位計數器來實現：在每個信號跳變沿，計數器開始計數，信號的下一個電平跳變沿停止計數，計數值就對應脈沖寬度，可以得到對應的待傳輸數據值。
根據上述方案的原理，現在分別分析此方案在led可見光通信系統中遇到的基線漂移問題以及在led結電容引起的功率消耗和照明亮度方面的特性：
1、led可見光通信系統中遇到的基線漂移問題
基線漂移也稱為基線浮動，是由于數字信號通過交流耦合網絡時產生的。這是因為光信道與電纜傳輸的情況不同，光通信中不可能有負光，因此不能象電纜那樣采用雙極性的脈沖，而只能采用單極性的脈沖。在數字光通信系統中，對應“1”為發光，“0”為不發光，在單極性的數字碼流中必然含有一定的直流成分，而交流耦合網絡不能通過碼流所包含的直流分量，當矩形脈沖加到交流耦合網絡時，輸出脈沖將出現相反極性的拖尾，這拖尾的幅度和持續時間將取決于交流耦合網絡的低頻特性。低頻截止頻率越低，尾巴就越長。脈沖序列經過交流耦合網絡時，各個脈沖的拖尾將相互疊加起來，由此造成“基線浮動”，當接收機的判決電平不變時，這種浮動就會影響接收機判決脈沖的有無的能力。
用于光傳輸系統的數字光端機有兩種工作方式：同步和異步。這兩種不同工作方式的光端機無論從傳輸信號的結構、設計思想、電路構成上，還是再生判決方法上都有很大的差別，基線漂移產生的原因及其影響也不同。對于同步式光端機，它傳輸的是連續的數字序列，基線浮動出現的原因主要是由于數字碼流中的“1”和“0”出現不均勻，出現長時間的連“1”或連“0”時，引起直流成分的幅度發生變化，當直流成分變化幅度較大時，就可能出現誤碼。
如圖5所示的是傳輸長連nrz-l碼時引起的接收機基線漂移現象示意圖。由圖可以看出，通過交流耦合后，基線會逐漸下沉，此時如果判決門限固定不變，就會使一部分“1”碼誤判為“0”碼。在這種情況下，只有依靠增大信號幅度的辦法來克服誤碼，但這樣使最小可接收到的平均光功率變大，對接收機的靈敏度造成一定損失。
由圖可以看出光脈沖只能采取單極性，因此光脈沖含有直流分量，但是交流網絡不能通過碼流包含的直流分量，所以矩形脈沖通過交流耦合網絡時會出現反極性的拖尾，而脈沖序列的拖尾相互交疊就會造成基線漂移，而對于已經給定的固定的判決閾值電平而言，漂移就會影響判讀出現誤碼，如圖5所示。
因此希望在有線鏈路的情況下，期望利用沒有dc和少量低頻內容的代碼，以便允許驅動器和接收器電路與傳輸線的dc(直流)隔離或者說編碼可以實現dc平衡，從而減少線路上的信號失真。直流平衡，是指在一組數據中0和1的個數相等，則這組數據是直流平衡的。在使用隔直電容時，電流僅在狀態切換時流入接收器的終接網絡。本發明的led可見光通信系統，采用高、低電平同時編碼的可變長碼元寬度編碼，在考慮信號的占空比時，設最小的低電平寬度為tl，下降沿不同碼值的時隙間隔為tc則，對于n位m元編碼，每個碼元的高電平的平均寬度為
2、led結電容引起的能量消耗
如圖6(a)所示是常用的led驅動示意圖，通常使用一個高速的驅動器來驅動led。但是，由于照明用led的結電容通常較大，在nf的量級，高速驅動信號對這一電容的充放電將產生較大的功率損耗，從而降低照明系統的發光效率。結電容充放電引起的功率消耗可以根據圖6分析。圖6(b)是用led的等效電路替換之后的驅動示意圖，其中虛線框里的是led的等效電路圖。因為主要研究led結電容的影響，所以忽略led的串聯電阻等因素，把led等效為一個理想發光二極管d與led結電容cled的并聯。
當led的驅動信號分別是高、低電平時，電流的流動方向如圖6所示。因為電容的充放電只發生在信號的上升或下降沿，所以下面分別對信號上升沿和下降沿的情況進行分析：
(1)、信號上升沿時，led結電容引起的電路能量消耗
圖7(a)是輸入為高電平時的電流方向，此時驅動器內部開關s閉合，電源vh通過驅動器內阻ro給理想led供電使其發光，同時給led的結電容充電。
電源對led結電容充電消耗的能量不參與發光，是電路的能量消耗。因為電容不消耗電功率，所以實際功率都消耗在驅動電路上，即驅動電路的內阻上。驅動信號上升沿跳變對結電容的充放電引起的能量消耗可以用式(1)計算
式中，ic為流過led結電容的電流，vro為驅動器內阻上的電壓，vh為驅動信號高電平的電壓，vled為led上的電壓(等于led結電容上的電壓)，tr為信號上升時間。
對于流過led結電容的電流等于
因為在信號保持高電平或低電平時，led的電壓保持不變，其結電容沒有充放電，led的結電阻和驅動器的內阻構成簡單的分壓電路，所以有
式中rled為led的結電阻，ro為驅動器的內阻。因為led的內阻遠大于驅動器的內阻，所以在上升沿之前，led上的電壓約等于低電平vl，上升沿之后的電壓約等于vh，將式(2)(3)和(4)代入式(1)可得
式中vm為高低電平的差值。由式(5)可知，信號上升沿時，結電容引起的電路能量消耗與結電容的大小成正比，與驅動信號的峰峰值的平方成正比。
(2)信號下降沿時，led結電容引起的電路能量消耗
圖7(b)是當輸入電壓是低電平時，各部分的電流方向。此時驅動器內部開關s閉合，led結電容在高電平時積累的電荷通過驅動器的內阻放電，并同時通過理想led放電，放電電流逐漸減小，led逐漸熄滅。所以有
流過驅動器的內阻的能量是無用的，所以結電容引起的電路能量消耗為
式中id為流過理想發光二極管的電流，理想led的正向伏安特性遵循的方程為
式中，i0為led的反向飽和電流，q為電子電荷量，vd為led兩端電壓，n為與led的材料有關的常數，k為玻爾茲曼常數，t為絕對溫度。
將式(6)和式(8)代入式(7)，可以得到信號下降沿時，led的結電容引起的能量消耗為
式中第一項為led結電容上儲存的能量，第二項為下降沿過程中led消耗的能量，這部分能量雖然對通信信號沒有貢獻，但是用于發光。因為led的內阻遠大于驅動器的內阻，所以信號下降沿時，驅動器內阻消耗的能量遠大于led消耗的能量，led結電容引起的能量耗散約等于
(3)信號跳變時，led結電容引起的電路功率消耗
led結電容引起的電路功率消耗等于單位時間內每次跳變的能量消耗。因此，對每個周期跳變的概率因子為α，信號頻率為f的驅動信號，根據式(5)和(10)，結電容的充放電引起的功率消耗為
以普通功率1w的led為例，其典型的結電容1nf，設驅動電壓切換頻率100mhz，調制電壓3v，采用單極性非歸零碼時(對單極性非歸零碼α＝0.5，別的碼型α會高得多)，其功耗達到了150mw，這將引起發光效率的極大降低。如果頻率進一步提升，或者結電容增大(大功率led的情況)，這一問題將更加嚴重。
(4)降低led結電容引起的電路功率消耗的方法
根據式(11)，要降低led結電容引起的電路功率消耗，可以通過降低驅動信號跳變的概率，降低時鐘頻率，降低led結電容，降低驅動信號幅度等方法實現。因為一旦led選定，其結電容大小就基本確定了，為了獲得足夠高的信噪比，驅動信號幅度也必須足夠高，所以最可行的方法就是通過改進通信系統的編碼或調制方式，降低驅動信號跳變的概率，以及降低時鐘頻率。
本發明采用雙電平脈沖寬度編碼方案即可有效的降低驅動信號跳變的概率和時鐘頻率：以采用n位m元編碼為例，系統發射端采用驅動脈沖的上升沿(或者下降沿)作為定時參考，根據所需傳輸的數據，采用m元編碼，每個碼值對應不同的電平跳變的位置，驅動脈沖電平發生跳變之后，立即以系統最快可能的速度上升或者(下降)，進行下一個碼元的傳輸。
可以看到在一個碼元時間內，信號跳變了一次，傳輸了n位二進制數，其每個周期跳變的概率因子為α＝1，其信號的平均頻率為
因此led結電容引起的功率消耗相比基本的單極性非歸零碼信號，減少到了原來的
本發明可以提高其照明效率以及消除通信鏈路中信號的基線漂移問題，利用信號高、低電平的寬度來進行編碼，采用多元編碼的編碼方案，減少了led結電容的充放電次數，從而減少了因為充放電消耗的功率，提高了led的照明效率；對高、低電平的寬度同時進行編碼，使得傳輸數據中的高低電平持續時間幾乎相等，可以保持信號的dc(直流)平衡，消除可見光通信鏈路中信號的基線漂移問題，增強通信鏈路中的抗干擾能力，提高了頻帶利用率。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
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