一种室内可见光通信系统中支持亮度调节的调制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种室内可见光通信系统中支持亮度调节的调制方法，属于可见光通 信技术。
【背景技术】
[0002] 可见光通信技术近年来逐渐成为通信领域研究的热点?？杉馔ㄐ偶际跏侵咐?可见光波段的光作为信息载体，不使用光纤等有线信道的传输介质，而在空气中直接传输 光信号的通信方式。L邸可见光通信是基于可见光发光二极管比巧光灯和白巧灯切换速度 快的特点，利用配备LED的室内外大型显示屏、照明设备、信号器和汽车前尾灯等发出的用 肉眼观察不到的高速调制光波信号来对信息调制和传输，然后利用光电二极管等光电转换 器件接收光载波信号并获得信息。
[0003] 光通信可W和照明系统相结合，提供高速率的通信W满足人们在室内使用手机， 笔记本电脑等电子设备的需求，同时可W节约能源，对人体没有损害。支持照明亮度调节是 可见光通信关于能量效率的一个重要考虑，当使用者调节光源的时候，通信应当能够维持。 人眼感应低亮度的光时，会增大瞳孔允许更多的光进入，该使得通信系统应当支持一个大 范围的亮度调节。一般有两种方法来控制系统发送端的照明亮度：一是改变发送符号的幅 度，二是改变发送符号序列中<1'的个数和'〇'的个数。标准IE邸802.15.7采用的是第二 种方法，一帖符号中固定一定长度的符号用来发送OOK(开关键控调幅体制）调制符号，剩 余的符号不用来发送信息，通过发送某个数量的'r和'〇'来保持一帖符号的占空比?？?见，标准中的调制方案带来了一定的冗余度。
【发明内容】
[0004] 发明目的：为了克服现有标准中调制方案的缺陷，本发明提供一种室内可见光通 信系统中支持亮度调节的调制方法，采用混合MPPM调制技术，在支持亮度调节的基础上， 充分利用标准中调制方案的冗余符号，W提供更优的误码率性能。
[0005] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0006] 一种室内可见光通信系统中支持亮度调节的调制方法，在室内固定位置布置LED 灯和接收设备，且L邸灯对准接收设备的光检测器，设定L邸灯的峰值发射功率为固定值， 通过采用混合MPPM调制、盲检测技术和MPPM解调器，实现更优的误码率性能；所述混合 MPPM调制具体为；对于某一照明亮度等级，在一帖数据中，部分数据采用n-MPPM调制，剩 余数据采用（n+1) -MPPM调制，N-MPPM调制表示从M个时隙中选取N个时隙进行数据传输， 1《N<M，WN表示n或n+1 ;具体包括如下步骤；
[0007] (1)根据实际系统中对照明亮度控制范围的需求，选取参数M，该样混合MPPM调制 支持的照明亮度范围为^~M >4; MM
[000引 似根据选定的M，每个N-MPPM调制符号可W表示最多S=峰2瑞比特符号的信 息，在支持照明亮度范围相同的前提下，采用混合MPPM调制的传输效率至少和OOK调制加 冗余符号的调制方式相等；
[0009] (3)对于某一照明亮度等级P，有
【主权项】
1. 一种室内可见光通信系统中支持亮度调节的调制方法，其特征在于：在室内固定位 置布置LED灯和接收设备，且LED灯对准接收设备的光检测器，设定LED灯的峰值发射功率 为固定值，通过采用混合MPPM调制、盲检测技术和MPPM解调器，实现更优的误码率性能；所 述混合MPPM调制具体为：对于某一照明亮度等级，在一帧数据中，部分数据采用n-MPPM调 制，剩余数据采用（n+1) -MPPM调制，N-MPPM调制表示从M个时隙中选取N个时隙进行数据 传输，I < N〈M，以N表示η或n+1 ;具体包括如下步骤： (1) 根据实际系统中对照明亮度控制范围的需求，选取参数M，这样混合MPPM调制支持 的照明亮度范围为
(2) 根据选定的M，每个N-MPPM调制符号可以表示最多B = Iog2G比特符号的信息， 在支持照明亮度范围相同的前提下，采用混合MPPM调制的传输效率至少和OOK调制加冗余 符号的调制方式相等； (3) 对于某一照明亮度等级P，有
，则对应该照明亮度等级 P，在一帧数据中，采用n-MPPM调制的数据比例为a，采用（n+1) -MPPM调制的数据比例为b， 满足：a+b = 1，a = 1-PXM+n，b = PXM-n ;设一帧数据的长度为L，经过混合MPPM调制后 的符号包含S个混合MPPM调制符号，则应当满足SXamodT = 0和SXbmodT = 0，T彡100， T表示接收端盲检测时做一次能量累加的符号数； (4) 根据步骤（3)中的方法，计算各个照明亮度等级下的每种N-MPPM调制符号在整个 混合MPPM调制符号中所占的比例；发射端根据当前的照明亮度等级，采用对应的混合MPPM 调制方式进行调制，在调制过程中，N-MPPM调制符号和比特符号的映射方式满足格雷准 则； (5) 采用交织器对混合MPPM调制后产生的N-MPPM调制符号进行交织，通过发射端发 送，通过接收端接收，再采用解交织器对N-MPPM调制符号进行解交织； (6) 对解交织后的每连续T个混合MPPM调制符号做能量的累加，若T个混合MPPM调 制符号能量累加得到的总能量E介于
之间，则判定这T个混 合MPPM调制符号采用的是N-MPPM调制方式，按照N-MPPM调制方式解调；其中e表示一个 I-MPPT调制符号的能量。
【专利摘要】本发明公开了一种室内可见光通信系统中支持亮度调节的调制方法，针对实际系统中可见光通信要兼顾照明的要求，需要在多个亮度等级条件下实现可靠通信，采用混合MPPM调制的方法，根据不同的亮度调节需求配置不同的调制组合方案，接收端根据能量检测，判决调制组合的比例，在保证信息可靠传输的同时支持多种不同的照明亮度等级。与标准IEEE802.15.7中采用OOK调制加冗余的补偿符号的方案相比，该方案在室内光通信点对点通信的场景下有明显的性能增益。
【IPC分类】H04B10-50, H04B10-556, H04B10-116
【公开号】CN104753595
【申请号】CN201510093327
【发明人】姜明, 刘晶, 赵春明, 梁霄, 黄鹤
【申请人】东南大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月2日