一种基于可见光通信的led调制方法和系统的制作方法
【专利摘要】本申请公开了基于可见光通信的发光二级管LED的调制方法和系统，所述方法包括：比较从LED照明电路采集的光强信号与备份的与所述采集的光强信号匹配的发射信号得到信号差异结果；依据所述信号差异结果调整滤波器参数以实现自适应补偿，从而抵消LED器件的不利因素对可见光通信产生的影响。可见本申请提供的方案不需要对信道实施复杂的均衡化处理，从而大大降低了可见光通信过程中信号处理的复杂度。
【专利说明】一种基于可见光通信的LED调制方法和系统
【技术领域】
[0001] 本申请涉及光无线通信【技术领域】，更具体地说，涉及一种发光二级管（Light EmittingDiode，LED)调制方法和系统。
【背景技术】
[0002] 可见光通信即利用可见光进行通信、数据传输，实现高达lGbps的数据传输速率。
[0003] 可见光通信是基于LED的无线通信新技术，尤其是在室内可以作为无线通信的重 要选项之一。由于可见光通信照明与通信的深度兼容，随着新型节能照明灯具LED的日益 普及，可见光通信技术具有广阔的发展前景，目前，在可见光通信中较为常用的LED为白光 LED，其工作原理是利用蓝色LED助熔剂，投射到白磷涂层上，发出白光。由于白光LED本身 会有固有的综合特性，所述综合特性可分为静态非线性和动态非线性。当采用诸如高阶脉 冲幅度调制（PulseAmplitudeModulation，PAM)调制或者当采用峰值平均功率比（Peak toAveragePowerRatio，PAPR)较高的多载波调制方案时，所述LED的综合特性会对通信 可靠性产生十分严重的影响。因此，如何减小LED器件综合特性对可见光通信的可靠性的 影响，成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
[0004] 现有的技术中，为了消除器件或者信道的综合特性对可见光通信的影响，大多采 用预均衡或者预失真的方法，使得等效信道频域趋于平坦或则从时域减少码间串扰，由于 这些方案通常都是由信道均衡化入手，导致上述技术方案都需要对信道实施复杂的均衡化 处理，从而大大提高了通信过程中信号处理的复杂度。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本申请提供一种基于可见光通信的LED调制方法和系统已解决现有技 术通信过程中信号处理复杂的问题。
[0006] 为了实现上述目的，现提出的方案如下：
[0007] 一种基于可见光通信的发光二级管LED的调制方法，包括：
[0008] 对从信号源的发射信号进行备份，并依据信号源的发射信号控制LED照明电路输 出光强信号；
[0009] 比较从LED照明电路采集的光强信号与备份的与所述采集的光强信号匹配的发 射信号得到信号差异结果；
[0010] 依据所述信号差异结果调整滤波器参数以实现自适应补偿。
[0011] 优选的，上述方法中，所述比较从LED照明电路采集的光强信号与备份的与所述 采集的光强信号匹配的发射信号得到信号差异结果，可以包括：
[0012] 对LED照明电路发出的光强信号进抽样采集；
[0013] 对抽样采集得到的光强信号进行A-D转换；
[0014] 对所述A-D转换后的光强信号与备份的与所述采集的光强信号匹配的发射信号 进行比较，获得信号差异结果。
[0015] 优选的，上述方法中，所述依据所述信号差异结果调整滤波器参数以实现自适应 补偿，可以包括：
[0016] 依据滤波效果调整滤波器的阶数；
[0017] 比较从LED照明电路采集的光强信号与备份的与所述采集的光强信号匹配的发 射信号的差值、以及根据预设最大差值，进行求解，依据求解结果调整滤波器的抽头系数；
[0018] 其中所述预设最大差值指的是所述从LED照明电路采集的光强信号与备份的与 所述采集的光强信号匹配的发射信号的最大许可差值。
[0019] 优选的，上述方法中，所述进行求解，可以包括：
[0020] 采用最小均方二乘算法或递归最小二乘算法进行求解，得到所采集的光强信号与 备份的与所述采集的光强信号匹配的发射信号的差值满足所述预设最大差值时所述滤波 器的抽头系数。
[0021] 优选的，上述方法中，所述在得到信号差异结果后、自适应补偿前，还包括：
[0022] 判断所述差异结果是否在预设范围内，如果是，则不进行自适应补偿；
[0023] 否则继续执行。
[0024] 优选的，上述方法中，所述依据所述信号差异结果对后续发射信号进行自适应补 偿，包括：
[0025] 采用依据沃尔特拉级数对LED的综合特性进行建模得到的公式
【权利要求】
1. 一种基于可见光通信的发光二级管LED的调制方法，其特征在于，包括： 对从信号源的发射信号进行备份，并依据信号源的发射信号控制LED照明电路输出光 强信号； 比较从LED照明电路采集的光强信号与备份的与所述采集的光强信号匹配的发射信 号得到信号差异结果； 依据所述信号差异结果调整滤波器参数以实现自适应补偿。
2. 根据权利要求1的方法，其特征在于，比较从LED照明电路采集的光强信号与备份的 与所述采集的光强信号匹配的发射信号得到信号差异结果，包括： 对LED照明电路发出的光强信号进抽样采集； 对抽样采集得到的光强信号进行A-D转换； 对所述A-D转换后的光强信号与备份的与所述采集的光强信号匹配的发射信号进行 比较，获得信号差异结果。
3. 根据权利要求1中的方法，其特征在于，依据所述信号差异结果调整滤波器参数以 实现自适应补偿，包括： 依据滤波效果调整滤波器的阶数； 比较从LED照明电路采集的光强信号与备份的与所述采集的光强信号匹配的发射信 号的差值、以及根据预设最大差值，进行求解，依据求解结果调整滤波器的抽头系数； 其中所述预设最大差值指的是所述从LED照明电路采集的光强信号与备份的与所述 采集的光强信号匹配的发射信号的最大许可差值。
4. 根据权利要求3中的方法，其特征在于，所述进行求解，包括： 采用最小均方二乘算法或递归最小二乘算法进行求解，得到所采集的光强信号与备份 的与所述采集的光强信号匹配的发射信号的差值满足所述预设最大差值时所述滤波器的 抽头系数。
5. 根据权利要求1中的方法，其特征在于，在得到信号差异结果后、自适应补偿前，还 包括： 判断所述差异结果是否在预设范围内，如果是，则不进行自适应补偿； 否则继续执行。
6. 根据权利要求1中的所述方法，其特征在于，依据所述信号差异结果对后续发射信 号进行自适应补偿，包括： 采用依据沃尔特拉级数对LED的综合特性进行建模得到的公式 .κ")二 +5(w)+c(")+…〒(/7)).认.(/?-〇 以及公式.r(，7)-Λ:(/7) <,自适应求解得到 滤波器参数，依据求解得到的滤波器参数调整滤波器； 其中：
C(n) - 'y,'..itc(Lj,k)x(n-i+D\)x(n-j+D2)x(n-k+D^)； 上述公式中，y(n)经过滤波器和均衡器后且在LED非线性作用之前的发射信号，W表示 滤波器系数，η表示当前时刻，w(n-i)表示当前时刻η的结果对n-i时刻的影响，A(n)代表 沃尔特拉级数的一阶展开式对应的抽头系数a(i)对不同时刻输入信号进行线性处理后在 η时刻的输出，B(n)表示沃尔特拉级数的二阶展开式对应的抽头系数b(i，j)对不同时刻输 入信号进行二阶非线性作用后在η时刻的输出，C(n)表示沃尔特拉级数的三阶展开式对应 的抽头系数b(i，j，k)对不同时刻输入信号进行三阶非线性作用后在η时刻的输出，对《)表 示对光强信号进行抽样采集后得到的抽样值，所述x(n)表示与所述采集的光强信号对应 的备份的发射信号的抽样值，L\L2、L3表示对应滤波器的阶数，DpD2、D3表示第一至第三阶 滤波器的相对时延，M表示X(η)与最大许可差值。
7.-种基于可见光通信的LED调制系统，其特征在于，包括： 备份模块，用于对从信号源的发射信号进行备份，并依据信号源的发射信号控制LED照明电路输出光强信号； 比较模块，用于比较从LED照明电路采集的光强信号与备份的与所述采集的光强信号 匹配的发射信号得到信号差异结果； 自适应调节模块，依据所述信号差异结果调整滤波器参数以实现自适应补偿。
8. 根据权利要求7中的系统，其特征在于，所述比较模块包括： 采样模块，用于对LED照明电路发出的光强信号进抽样采集； A-D转换模块，用于对采样得到的光强信号进行A-D转换； 子比较模块，用于对所述A-D转换后的光强信号与备份的与所述采集的光强信号匹配 的发射信号进行比较，获得信号差异结果。
9. 根据权利要求8中的系统，其特征在于，所述自适应调节模块，包括： 滤波器阶数调整模块，用于依据滤波效果调整滤波器的阶数； 滤波器抽头系数调整模块，用于比较从LED照明电路采集的光强信号与备份的与所述 采集的光强信号匹配的发射信号的差值、以及根据预设最大差值，进行求解，依据求解结果 调整系统中的滤波器的抽头系数；其中，所述预设最大差值指的是所述从LED照明电路采 集的光强信号与备份的与所述采集的光强信号匹配的发射信号的最大许可差值。
10. 根据权利要求7中的系统，其特征在于，所述自适应调节模块，用于依据所述信 号差异结果对后续发射信号进行自适应补偿，调整滤波器参数，调整滤波器参数时具体用 于： 采用依据沃尔特拉级数对LED的综合特性进行建模得到的公式 .v(") =[二(/?(/?) +β(/7) +Γ(/?) + "·.?("))\ν(π-ζ·)以及公式M，自适应求解得到 滤波器参数，依据求解得到的滤波器参数调整滤波器； 其中： 雄)=Σ::.:」,"")-'# -/+βι) · B{n)=Ki-./)-^(/7-i + Di )χ(/?-/ + 0：)_ ' ? C(/7) = . j,k).x(n-i + D\)x{n- j+〇2)x(n-k + D-) ·, 上述公式中，y(n)经过滤波器和均衡器后且在LED非线性作用之前的发射信号，W表示 滤波器系数，η表示当前时刻，w(n-i)表示当前时刻η的结果对n-i时刻的影响，A(n)代表 沃尔特拉级数的一阶展开式对应的抽头系数a(i)对不同时刻输入信号进行线性处理后在 η时刻的输出，B(n)表示沃尔特拉级数的二阶展开式对应的抽头系数b(i，j)对不同时刻输 入信号进行二阶非线性作用后在η时刻的输出，C(n)表示沃尔特拉级数的三阶展开式对应 的抽头系数b(i，j，k)对不同时刻输入信号进行三阶非线性作用后在η时刻的输出，对"）表 示对光强信号进行抽样采集后得到的抽样值，所述x(n)表示与所述采集的光强信号对应 的备份的发射信号的抽样值，L\L2、L3表示对应滤波器的阶数，DpD2、D3表示第一至第三阶 滤波器的相对时延，M表示X(η)与.?(//)最大许可差值。
【文档编号】H04B10/116GK104467966SQ201410848081
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月31日 优先权日:2014年12月31日
【发明者】于宏毅, 张艳语, 邬江兴, 朱义君, 李青, 刘洛琨, 张效义, 仵国锋, 汪涛, 孙正国 申请人:中国人民解放军信息工程大学