一種室內可見光通信系統中支持亮度調節的調制方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種室內可見光通信系統中支持亮度調節的調制方法，屬于可見光通 信技術。
【背景技術】
[0002] 可見光通信技術近年來逐漸成為通信領域研究的熱點。可見光通信技術是指利用 可見光波段的光作為信息載體，不使用光纖等有線信道的傳輸介質，而在空氣中直接傳輸 光信號的通信方式。L邸可見光通信是基于可見光發光二極管比巧光燈和白巧燈切換速度 快的特點，利用配備LED的室內外大型顯示屏、照明設備、信號器和汽車前尾燈等發出的用 肉眼觀察不到的高速調制光波信號來對信息調制和傳輸，然后利用光電二極管等光電轉換 器件接收光載波信號并獲得信息。
[0003] 光通信可W和照明系統相結合，提供高速率的通信W滿足人們在室內使用手機， 筆記本電腦等電子設備的需求，同時可W節約能源，對人體沒有損害。支持照明亮度調節是 可見光通信關于能量效率的一個重要考慮，當使用者調節光源的時候，通信應當能夠維持。 人眼感應低亮度的光時，會增大瞳孔允許更多的光進入，該使得通信系統應當支持一個大 范圍的亮度調節。一般有兩種方法來控制系統發送端的照明亮度：一是改變發送符號的幅 度，二是改變發送符號序列中<1'的個數和'〇'的個數。標準IE邸802.15.7采用的是第二 種方法，一帖符號中固定一定長度的符號用來發送OOK(開關鍵控調幅體制）調制符號，剩 余的符號不用來發送信息，通過發送某個數量的'r和'〇'來保持一帖符號的占空比。可 見，標準中的調制方案帶來了一定的冗余度。
【發明內容】
[0004] 發明目的：為了克服現有標準中調制方案的缺陷，本發明提供一種室內可見光通 信系統中支持亮度調節的調制方法，采用混合MPPM調制技術，在支持亮度調節的基礎上， 充分利用標準中調制方案的冗余符號，W提供更優的誤碼率性能。
[0005] 技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：
[0006] 一種室內可見光通信系統中支持亮度調節的調制方法，在室內固定位置布置LED 燈和接收設備，且L邸燈對準接收設備的光檢測器，設定L邸燈的峰值發射功率為固定值， 通過采用混合MPPM調制、盲檢測技術和MPPM解調器，實現更優的誤碼率性能；所述混合 MPPM調制具體為；對于某一照明亮度等級，在一帖數據中，部分數據采用n-MPPM調制，剩 余數據采用（n+1) -MPPM調制，N-MPPM調制表示從M個時隙中選取N個時隙進行數據傳輸， 1《N<M，WN表示n或n+1 ;具體包括如下步驟；
[0007] (1)根據實際系統中對照明亮度控制范圍的需求，選取參數M，該樣混合MPPM調制 支持的照明亮度范圍為^~M >4; MM
[000引 似根據選定的M，每個N-MPPM調制符號可W表示最多S=峰2瑞比特符號的信 息，在支持照明亮度范圍相同的前提下，采用混合MPPM調制的傳輸效率至少和OOK調制加 冗余符號的調制方式相等；
[0009] (3)對于某一照明亮度等級P，有
【主權項】
1. 一種室內可見光通信系統中支持亮度調節的調制方法，其特征在于：在室內固定位 置布置LED燈和接收設備，且LED燈對準接收設備的光檢測器，設定LED燈的峰值發射功率 為固定值，通過采用混合MPPM調制、盲檢測技術和MPPM解調器，實現更優的誤碼率性能；所 述混合MPPM調制具體為：對于某一照明亮度等級，在一幀數據中，部分數據采用n-MPPM調 制，剩余數據采用（n+1) -MPPM調制，N-MPPM調制表示從M個時隙中選取N個時隙進行數據 傳輸，I < N〈M，以N表示η或n+1 ;具體包括如下步驟： (1) 根據實際系統中對照明亮度控制范圍的需求，選取參數M，這樣混合MPPM調制支持 的照明亮度范圍為
(2) 根據選定的M，每個N-MPPM調制符號可以表示最多B = Iog2G比特符號的信息， 在支持照明亮度范圍相同的前提下，采用混合MPPM調制的傳輸效率至少和OOK調制加冗余 符號的調制方式相等； (3) 對于某一照明亮度等級P，有
，則對應該照明亮度等級 P，在一幀數據中，采用n-MPPM調制的數據比例為a，采用（n+1) -MPPM調制的數據比例為b， 滿足：a+b = 1，a = 1-PXM+n，b = PXM-n ;設一幀數據的長度為L，經過混合MPPM調制后 的符號包含S個混合MPPM調制符號，則應當滿足SXamodT = 0和SXbmodT = 0，T彡100， T表示接收端盲檢測時做一次能量累加的符號數； (4) 根據步驟（3)中的方法，計算各個照明亮度等級下的每種N-MPPM調制符號在整個 混合MPPM調制符號中所占的比例；發射端根據當前的照明亮度等級，采用對應的混合MPPM 調制方式進行調制，在調制過程中，N-MPPM調制符號和比特符號的映射方式滿足格雷準 則； (5) 采用交織器對混合MPPM調制后產生的N-MPPM調制符號進行交織，通過發射端發 送，通過接收端接收，再采用解交織器對N-MPPM調制符號進行解交織； (6) 對解交織后的每連續T個混合MPPM調制符號做能量的累加，若T個混合MPPM調 制符號能量累加得到的總能量E介于
之間，則判定這T個混 合MPPM調制符號采用的是N-MPPM調制方式，按照N-MPPM調制方式解調；其中e表示一個 I-MPPT調制符號的能量。
【專利摘要】本發明公開了一種室內可見光通信系統中支持亮度調節的調制方法，針對實際系統中可見光通信要兼顧照明的要求，需要在多個亮度等級條件下實現可靠通信，采用混合MPPM調制的方法，根據不同的亮度調節需求配置不同的調制組合方案，接收端根據能量檢測，判決調制組合的比例，在保證信息可靠傳輸的同時支持多種不同的照明亮度等級。與標準IEEE802.15.7中采用OOK調制加冗余的補償符號的方案相比，該方案在室內光通信點對點通信的場景下有明顯的性能增益。
【IPC分類】H04B10-50, H04B10-556, H04B10-116
【公開號】CN104753595
【申請號】CN201510093327
【發明人】姜明, 劉晶, 趙春明, 梁霄, 黃鶴
【申請人】東南大學
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月2日