基于可见光通信的信号获取方法、装置及可见光通信系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及可见光通信技术领域，特别是涉及一种基于可见光通信的信号获取方 法、装置及可见光通信系统。
【背景技术】
[0002] 可见光通信技术是指利用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，而使用空气作为介质来传输光信号的通信方式。LED灯作为室内照明设备，具 有使用寿命长、调制性能好、相应灵敏度高、发射功率大等优点。作为可见光通信系统的光 源，LED灯的迅速普及大大推动了可见光通信技术的发展。
[0003] 由于越来越多移动数字终端的使用，尤其是用户对视频服务需求的不断增长，使 得无线频谱资源日趋紧张，而可见光通信的引入是对通信频谱的一次巨大扩展。其中，可见 光具有380-780nm的巨大带宽（相当于405THz)，可以缓解无线频谱资源即将耗尽的燃眉之 急。同时，可见光通信技术利用LED灯可以高速调制的特性，在实现照明和上网通信，还可 以实现对家用电器以及安全防范设备等终端的智能控制。此外，由于可见光通信无电磁污 染，因此可以作为现有无线通信的有效补充，具有广阔的应用场景，例如：可以应用于机关、 医院、工业控制等射频敏感领域，也可以用于智能家居、智能交通等领域。
[0004] 衰落效应是影响可见光通信质量的主要因素之一，其中，因多径干涉而产生的快 衰落，衰落深度可达30~40dB。现有技术中，空间分集接收合并技术是短波通信中一种常 用的技术，以用来降低短波通信中快衰落的影响。其中，所谓的空间分集接收合并技术是短 波通信中一种常用的用于降低快衰落影响的技术，即在若干个支路上接收相互间相关性很 小的载有同一消息的信号，通过合并技术再将各个支路信号合并输出，从而在接收端大大 降低了快衰落的影响，改善了传输的可靠性。具体的，常用的空间分集接收合并方法包括： 最大比合并，等增益合并，选择式合并等。
[0005] 空间分集接收合并方法在获取合并信号时，需要计算各支路的信噪比。目前，在无 线通信中，常用的信噪比计算方法包括：基于最大似然估计的方法，利用训练序列或判决反 馈序列来构造似然函数；或是基于矩阵的方法，利用新造和噪声的2, 4阶矩阵之间的关系 来估计信噪比。然而，这些方法都要求系统已经取得时钟同步和载波同步，但这些条件对可 见光通信系统实现起来较为困难。
【发明内容】
[0006] 本发明实施例的目的在于提供一种基于可见光通信的信号获取方法、装置及可见 光通信系统，以实现可见光通信系统中信噪比比值的便捷且精确计算，改善可见光通信系 统的传输性能。具体技术方案如下：
[0007] 第一方面，本发明提供了一种基于可见光通信的信号获取方法，应用于接收端，所 述方法包括：
[0008] 接收多个初始信号，其中，所述多个初始信号是发送端产生的源可见光信号经过 信道传输后，由不同支路接收所形成的，所述源可见光信号至少包括：源预设序列和承载数 据的源伪随机序列，每个初始信号均至少包括：目标预设序列和承载数据的目标伪随机序 列，所述目标预设序列与所述源预设序列对应，所述目标伪随机序列与所述源伪随机序列 对应；
[0009] 根据每个初始信号中的目标预设序列，计算相应的每条支路的信噪比；
[0010] 根据所计算得到的各条支路的信噪比，对所述多个初始信号中的目标伪随机序列 进行合并处理，得到所述源伪随机序列所对应的接收端待利用信号。
[0011] 进一步地，所述目标预设序列包括：第一序列和第二序列，所述第一序列对应所述 源预设序列的数字信号1部分，所述第二序列对应所述源预设序列的数字信号0部分；
[0012] 所述根据每个初始信号中的目标预设序列，计算相应的每条支路的信噪比包括：
[0013] 根据各支路接收到的初始信号中的第一序列，计算相应各支路的信号与噪声的功 率之和的平均值；
[0014] 根据各支路接收到的初始信号中的第二序列，计算相应各支路的噪声功率；
[0015] 根据所述各支路的信号与噪声的功率之和的平均值，以及相应各支路的噪声功 率，计算各支路的信噪比。
[0016] 进一步地，所述根据各支路接收到的初始信号中的第一序列，计算相应各支路的 信号与噪声的功率之和的平均值包括：
[0017] 各支路接收到的初始信号中第一序列的每一比特信号均为相应支路的信号与噪 声的幅度之和，根据各初始信号中第一序列的长度和相应各支路的信号与噪声的幅度之 和，计算各支路的信号与噪声的幅度之和的平均值；
[0018] 根据所述各支路的信号与噪声的幅度之和的平均值，利用以下公式计算每条支路 的信号与噪声的功率之和的平均值：
[0019]
[0020] 其中，所述&为任一支路r的信号与噪声的功率之和的平均值，所述M1^为该所述 支路r的信号与噪声的幅度之和的平均值，所述RV(A)为电压光谱响应率，对于确定的波 长A，所述Rv(A)为常数。
[0021] 进一步地，所述根据各支路接收到的初始信号中的第二序列，计算相应各支路的 噪声功率包括：
[0022] 各支路接收到的初始信号中第二序列的每一比特信号均为相应支路的噪声的幅 度，利用以下公式计算每条支路的噪声功率：
[0023]
[0024] 其中，所述队为任一支路r的噪声功率，所述n为该所述支路r传输的信号中第 二序列的长度，所述Xh,xrf,xrt.. .，为该所述支路r传输的信号中第二序列的每一比特 信号幅值；所述为该所述支路r的第二序列的每一比特信号幅值的平均值；
[0025] 利用以下公式计算各支路的信噪比：
[0026]
[0027] 其中，所述SN&为任一支路r的信噪比，所述S1^为该所述支路r的信号与噪声的 功率之和的平均值，所述队为该所述支路r的噪声功率。
[0028] 进一步地，所述根据所计算得到的各条支路的信噪比，对所述多个初始信号中的 目标伪随机序列进行合并处理，得到所述源伪随机序列所对应的接收端待利用信号包括：
[0029] 根据所计算得到的各条支路的信噪比，计算各条支路的信噪比比值；
[0030] 将各条支路的信噪比比值确定为相应各支路的权值；
[0031] 根据各支路的权值，利用预设合并方式合并从每条支路接收到的初始信号中的目 标伪随机序列，得到所述源伪随机序列所对应的接收端待利用信号，所述预设合并方式为 以下其一：等增益合并、最大比合并和选择式合并。
[0032] 进一步地，在所述根据每个初始信号中的目标预设序列，计算相应的各条支路的 信噪比之前，还包括：
[0033] 对所述每个初始信号均进行滑动均值滤波处理，以滤除所述每个初始信号中的高 频噪声。
[0034] 第二方面，本发明提供了一种基于可见光通信的信号获取装置，应用于接收端，所 述装置包括：
[0035] 接收模块，用于接收多个初始信号，其中，所述多个初始信号是发送端产生的源可 见光信号经过信道传输后，由不同支路接收所形成的，所述源可见光信号至少包括：源预设 序列和承载数据的源伪随机序列，每个初始信号均至少包括：目标预设序列和承载数据的 目标伪随机序列，所述目标预设序列与所述源预设序列对应，所述目标伪随机序列与所述 源伪随机序列对应；
[0036] 计算模块，用于根据每个初始信号中的目标预设序列，计算相应的每条支路的信 噪比；
[0037] 执行模块，用于根据所计算得到的各条支路的信噪比，对所述多个初始信号中的 目标伪随机序列进行合并处理，得到所述源伪随机序列所对应的接收端待利用信号。
[0038] 进一步地，所述目标预设序列包括：第一序列和第二序列，所述第一序列对应所述 源预设序列的数字信号1部分，所述第二序列对应所述源预设序列的数字信号〇部分；
[0039] 所述计算模块具体用于：
[0040] 根据各支路接收到的初始信号中的第一序列，计算相应各支路的信号与噪声的功 率之和的平均值；
[0041] 根据各支路接收到的初始信号中的第二序列，计算相应各支路的噪声功率；
[0042] 根据所述各支路的信号与噪声的功率之和的平均值，以及相应各支路的噪声功 率，计算各支路的信噪比。
[0043] 进一步地，所述装置还包括：
[0044] 均值滤波处理模块，用于对所述每个初始信号均进行滑动均值滤波处理，以滤除 所述每个初始信号中的高频噪声。
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