一種基于偏振復(fù)用的遠距離高速可見光通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信方法領(lǐng)域，涉及室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)，具體涉及一種基于偏振復(fù)用的遠距離高速可見光通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]基于發(fā)光二極管(LED)的可見光通信方法能同時實現(xiàn)高能效的照明和高速率的無線通信。相比現(xiàn)有的微波無線通信方法，LED可見光通信具有無電磁干擾、無需頻率授權(quán)、物理隔離度高等突出特點。由于LED的調(diào)制帶寬較小，高速率可見光通信系統(tǒng)需要采用高階調(diào)制格式。但是，高階調(diào)制格式對接收信噪比要求較高，這限制了系統(tǒng)的傳輸距離。
[0003]為了提升系統(tǒng)的接收信噪比從而延長傳輸距離，研究人員提出了多種方法抑制光電轉(zhuǎn)換后的帶內(nèi)信號-信號拍頻噪聲。例如，基于迭代方法能有效的抑制信號-信號拍頻噪聲，但是其復(fù)雜度、信號處理延時均較高。時域編碼方法具有較低的復(fù)雜度，但是其需要較大的開銷，降低了系統(tǒng)的有效速率。因此，提供一種信號處理簡單、可遠距離、高速率進行通信的可見光通信方法具有很大的應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有方法的缺點與不足，提供一種基于偏振復(fù)用的遠距離高速可見光通信方法，該方法利用偏振復(fù)用，在發(fā)射端將編碼信號分別同時加載到正交的偏振態(tài)上，在接收端通過偏振解復(fù)用將兩偏振上的信號分別同時探測并聯(lián)合處理，實現(xiàn)對帶內(nèi)信號-信號拍頻噪聲的有效抑制，最終實現(xiàn)在不降低系統(tǒng)速率的前提下提升系統(tǒng)信噪比，實現(xiàn)遠距離可見光通信，具有信號處理簡單、傳輸數(shù)率高、通信距離遠的優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明的目的通過以下的方案實現(xiàn):一種基于偏振復(fù)用的遠距離高速可見光通信方法，步驟是:先將待傳輸信號進行反轉(zhuǎn)編碼，而后將編碼前、編碼后的電信號分別加載到兩個正交偏振態(tài)的可見光載波上，通過偏振復(fù)用將調(diào)制后的兩個光信號同時輸出到同一自由空間，接收端采用偏振元件將兩路正交光信號解復(fù)用，之后用光電平衡探測器探測兩路信號并做減法，最終獲得解碼后的信號輸出。
[0006]具體包括步驟:
[0007](I)發(fā)射端對信息作映射，而后進行串并轉(zhuǎn)換；
[0008](2)采用IFFT變換(快速傅里葉逆變換)將信號從頻域變?yōu)闀r域，并加入循環(huán)前綴，然后對信號進行并串轉(zhuǎn)換；
[0009](3)將信號做反轉(zhuǎn)編碼，將編碼前和編碼后的信號分別通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器變成兩路電信號;
[0010](4)將步驟(3)中兩路信號分別經(jīng)偏置器與直流混合；
[0011](5)將步驟(4)中的信號分別加載到兩個同顏色的LED上，實現(xiàn)電光調(diào)制；
[0012](6)將步驟(5)中輸出的兩路光信號作為偏振合束鏡的輸入，實現(xiàn)偏振復(fù)用；
[0013](7)步驟(6)中的光信號經(jīng)一定距離傳輸后，經(jīng)聚焦透鏡聚焦后進入偏振分束鏡；
[0014](8)步驟(7)中偏振分束鏡的兩路輸出同時進入一個平衡探測器，平衡探測器將兩路光電轉(zhuǎn)換后的信號相減并輸出；
[0015](9)將步驟(8)輸出的信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，而后對信號進行串并轉(zhuǎn)換，并移除循環(huán)如綴;
[0016](10)對信道均衡后的信號進行FFT變換(快速傅里葉變換)；
[0017](11)進行信道估計并在頻域上進行均衡，得到信道均衡后的信號；
[0018](12)對步驟(11)的輸出信號進行判決，反映射，最后進行并串轉(zhuǎn)換得到最終信號。
[0019]優(yōu)選的，所述步驟(3)的編碼過程描述如下:
[0020]編碼輸入X，編碼輸出為Y，X與Y之間滿足:Y = — X。
[0021]優(yōu)選的，所述步驟(8)使用單個平衡探測器實現(xiàn)，或者使用兩個獨立光電探測器結(jié)合電減法器實現(xiàn)。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0023]I)本發(fā)明基于偏振復(fù)用與反轉(zhuǎn)編碼的結(jié)合可以實現(xiàn)增加傳輸距離。相比時域反轉(zhuǎn)編碼系統(tǒng)，該系統(tǒng)的通信速率提高了一倍。
[0024]2)本發(fā)明中偏振復(fù)用可以與波分復(fù)用共同使用，進而可成倍地提高可見光通信系統(tǒng)的速率。
[0025]3)本發(fā)明采用平衡探測器實現(xiàn)反轉(zhuǎn)解碼，降低了系統(tǒng)信號處理的復(fù)雜度。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明中發(fā)射端數(shù)字信號產(chǎn)生流程圖。
[0027]圖2為本發(fā)明中基于偏振復(fù)用的可見光通信系統(tǒng)框圖。
[0028]圖3為本發(fā)明中接收端數(shù)字信號接收流程圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0030]實施例1
[0031]本發(fā)明方法主要是涉及可見光通信系統(tǒng)的發(fā)射、接收問題。下面結(jié)合圖1、圖2和圖3，對本實施例一種基于偏振復(fù)用的遠距離高速可見光通信的步驟進行詳細地說明。
[0032]SlOl:發(fā)射端對信息作映射；
[0033]S102:對映射后的信號作并串轉(zhuǎn)換；
[0034]S103:采用IFFT (快速傅里葉逆變換)將信號從頻域變?yōu)闀r域；
[0035]S104:加入循環(huán)前綴，并對信號進行并串轉(zhuǎn)換，得到信號Il ;
[0036]S105:將Il做反轉(zhuǎn)編碼，得到編碼信號12 ；
[0037]編碼過程描述如下:
[0038]編碼輸入X，編碼輸出為Y，X與Y之間滿足:Υ = — X。
[0039]S106:將Il和12分別通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器變成兩路電信號，并經(jīng)放大器得到RFl和RF2 ；
[0040]S107:RF1經(jīng)偏置器I與直流DCl混合得到Xl，RF2經(jīng)偏置器2與直流DC2混合得到X2 ；
[0041]S108:將Xl加載到發(fā)光二級管LEDl，將X2加載到發(fā)光二級管LED2 ;
[0042]S109:將LEDl的輸出信息輸入到偏振合束鏡A的PA輸入端口，將LED2的輸出信息輸入到偏振合束鏡A的SA輸入端口，PA與SA光偏振復(fù)用后輸出到自由空間；
[0043]SllO:光信號經(jīng)聚焦透鏡聚焦后進入偏振分束鏡B，偏振分束鏡B的輸出為兩個正交偏振態(tài)的光PB、SB ;
[0044]Slll:PB進入平衡探測器的PDl得到光電轉(zhuǎn)換信號Rl，SB進入平衡探測器的Η)2得到光電轉(zhuǎn)換信號R2，平衡探測器將Rl與R2相減，得到輸出R3 ;
[0045]SI 12:對信號R3進行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到Y(jié)l ；
[0046]S113:對Yl進行串并轉(zhuǎn)換；
[0047]SI 14:移除循環(huán)前綴得到Υ2 ;
[0048]SI 15:對Υ2進行FFT (快速傅里葉變換)得到Υ3 ；
[0049]S116:對Υ3進行信道估計，并在頻域進行均衡，得到信道均衡后的信號Υ4 ;
[0050]S117:對Υ4輸出信號進行判決，反映射，最后進行并串轉(zhuǎn)換得到最終信號。
[0051]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于偏振復(fù)用的遠距離高速可見光通信方法，其特征在于，步驟是:先將待傳輸信號進行反轉(zhuǎn)編碼，而后將編碼前、編碼后的電信號分別加載到兩個正交偏振態(tài)的可見光載波上，通過偏振復(fù)用將調(diào)制后的兩個光信號同時輸出到同一自由空間，接收端采用偏振元件將兩路正交光信號解復(fù)用，之后用光電平衡探測器探測兩路信號并做減法，最終獲得解碼后的信號輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于偏振復(fù)用的遠距離高速可見光通信方法，其特征在于包括以下步驟: (1)發(fā)射端對信息作映射，而后進行串并轉(zhuǎn)換； (2)采用IFFT變換將信號從頻域變?yōu)闀r域，并加入循環(huán)前綴，然后對信號進行并串轉(zhuǎn)換； (3)將信號做反轉(zhuǎn)編碼，將編碼前和編碼后的信號分別通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器變成兩路電信號; (4)將步驟(3)中兩路信號分別經(jīng)偏置器與直流混合； (5)將步驟(4)中的信號分別加載到兩個同顏色的LED上，實現(xiàn)電光調(diào)制； (6)將步驟(5)中輸出的兩路光信號作為偏振合束鏡的輸入，實現(xiàn)偏振復(fù)用； (7)步驟(6)中的光信號經(jīng)一定距離傳輸后，經(jīng)聚焦透鏡聚焦后進入偏振分束鏡； (8)步驟(7)中偏振分束鏡的兩路輸出同時進入一個平衡探測器，平衡探測器將兩路光電轉(zhuǎn)換后的信號相減并輸出； (9)將步驟(8)輸出的信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，而后對信號進行串并轉(zhuǎn)換，并移除循環(huán)前tm.5雙； (10)對信道均衡后的信號進行FFT變換； (11)進行信道估計并在頻域上進行均衡，得到信道均衡后的信號； (12)對步驟(11)的輸出信號進行判決，反映射，最后進行并串轉(zhuǎn)換得到最終信號。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于偏振復(fù)用的遠距離高速可見光通信方法，其特征在于，所述步驟(3)的編碼過程描述如下: 編碼輸入X，編碼輸出為Y，X與Y之間滿足:Y = — X。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于偏振復(fù)用的遠距離高速可見光通信方法，其特征在于，所述步驟(8)使用單個平衡探測器實現(xiàn)，或者使用兩個獨立光電探測器結(jié)合電減法器實現(xiàn)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于偏振復(fù)用的遠距離高速可見光通信方法，該方法是：先將待傳輸信號進行反轉(zhuǎn)編碼，而后將編碼前、編碼后的電信號分別加載到兩個正交偏振態(tài)的可見光載波上，通過偏振復(fù)用將調(diào)制后的兩個光信號同時輸出到同一自由空間，接收端采用偏振元件將兩路正交光信號解復(fù)用，之后用光電平衡探測器探測兩路信號并做減法，最終獲得解碼后的信號輸出。該方法能實現(xiàn)不降低系統(tǒng)通信速率的前提下提高接收信號的性噪比，從而增加系統(tǒng)的傳輸距離。方法的信號處理復(fù)雜度低，實用性高。方法對實現(xiàn)室內(nèi)可見光高速通信系統(tǒng)具有重要的應(yīng)用價值。
【IPC分類】H04J14/06, H04B10/116
【公開號】CN105162518
【申請?zhí)枴緾N201510579014
【發(fā)明人】洪學(xué)智, 洪學(xué)敏, 劉智華
【申請人】蘇州卓鼎信息技術(shù)有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月11日