本发明涉及可见光通信技术领域，尤其涉及一种基于正交空时分组码的可见光通信装置及方法。
背景技术：
可见光通信具有宽带高速、频谱丰富、高保密性、无电磁辐射、密度高、成本低等优点，是一种基于led技术发展起来的新兴无线接入技术，未来将成为传统无线通信技术的有效补充。随着物联网时代的到来，人们对通信容量的需求不断增长，可见光通信的高速传输问题越来越受到关注。
当前，利用调制编码技术提高可见光通信传输速率的方法主要有：一、基于rgbled的多路波分复用方式；二、双重调制方式，如基于qam和mppm的调制方式、基于ask和fsk的调制方式等。基于rgbled的多路波分复用方式在实际应用时受接收端器件体积和成本的限制，大多只对一种颜色的光信号进行调制，其它颜色的光只为辅助产生白光作正常照明用，因此未能充分利用rgbled的多色资源。双重调制方式大多把调制信号的光强与通断结合起来，实现可见光通信传输速率的提高，但是它往往不能保证系统的误码性能。
基于上述问题，随着mimo技术的不断发展，通过多根天线实现无线通信系统的多发多收，充分利用空间资源，能有效提高系统的信道容量和可靠性，而现有照明led多由多个灯珠组成，所以可见光通信系统是天然的多输入系统，但是，其信道的缺秩性使mimo技术的应用受到极大限制。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种可见光通信装置，在有效提升可见光通信系统的数据传输速率的同时，还能保证系统误码性能。
本发明的另一目的是提供一种可见光通信方法，在有效提升可见光通信系统的数据传输速率的同时，还能保证系统误码性能。
为了实现上述目的，本发明公开了一种可见光通信装置，包括发射端，所述发射端包括调制器、正交空时编码器和可发出可见光的n个发射光源，所述n个发射光源并联连接，所述正交空时编码器用于采用正交空时编码准则对经过所述调制器调制的信息数据进行编码；所述n个发射光源均与所述正交空时编码器电性连接，用于在每个发射周期中将所述正交空时编码器输出的n个信息码通过光信道发送，其中，n>＝2,n为偶数。
与现有技术相比，本发明可见光通信装置在发送端采用正交空时编码器把信息数据分组映射到空间域和时间域，产生正交序列码，然后通过n个可发出可见光的发射光源同时发射编码后的信息数据，从而在损失少量信噪比的情况下使数据传输速率提升了n倍,同时有效保证了通信过程中的误码性能。
较佳地，所述正交空时编码器采用正交矩阵x对每次从所述调制器中取出的n个调制符号进行编码，所述矩阵
较佳地，所述发射端还包括数模转换模块和光源驱动模块，所述数模转换模块与所述正交空时编码器的输出端电性连接，将所述正交空时编码器输出的数字信息码转换成模拟信息码，所述数模转换模块的输出端与所述光源驱动模块电性连接；所述光源驱动模块用于驱动所述n个发射光源发光并发射信息码。
较佳地，所述可见光通信装置还包括与所述发射端相匹配的接收端，所述接收端包括光信号检测器、模数转换模块、译码器和解调器；所述光信号检测器用于在每个信号周期中检测并接收从所述n个发射光源发射出的n个信息码；所述模数转换模块用于将所述光信号检测器检测的模拟信息码转换成数字信息码供所述译码器使用；所述译码器的输入端与所述模数转换模块的输出端电性连接，用于对所述光信号检测器检测到的信息码进行译码作业；所述解调器的输入端与所述译码器的输出端电性连接。
较佳地，所述译码器采用最大似然译码准则进行译码。
较佳地，所述发射光源为led灯珠。
本发明还公开了一种可见光通信方法，包括发射方法，所述发射方法包括：
1)、调制步骤，将所要发射的信息数据通过调制器进行调制；
2)、编码步骤，利用正交空时编码器进行编码操作，每次编码操作从所述调制器中取n个调制符号，然后根据所述正交空时编码器中的编码方案进行编码，其中，n>＝2,n为偶数；
3)、发射步骤，将经过编码操作后的所述n个调制符号所属的信息码分别映射到n个并联连接的可发出可见光的发射光源上，由所述n个发射光源将编码好的信息码通过光通道发射出去。
较佳地，所述正交空时编码器采用正交矩阵x对从所述调制器中每次取出的n个调制符号进行编码操作，所述矩阵
较佳地，所述正交空时编码器输出的所述n个调制符号的信息码在连续n个符号周期内分别从所述n个发射光源同时发射。
较佳地，所述可见光通信方法还包括接收方法，所述接收方法包括：
1)、信号检测步骤，采用光信号检测器对所述n个发射光源发出的信息码进行检测和接收；
2)、译码步骤，根据正交空时编码规则对所述信号检测器接收到的信息码进行译码作业；
3)、解调步骤，根据所述调制器的调制规则对经过译码的信息码进行数据恢复。
较佳地，在译码步骤中，采用最大似然译码准则进行译码作业。
附图说明
图1为本发明实施例可见光通信装置发射端的系统框图。
图2为本发明可见光通信装置发射端的具体实施结构示意图。
图3为本发明可见光通信装置接收端的具体实施结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、结构特征、实现原理及所实现目的及效果，以下结合实施方式和附图详予说明。
实施例1本发明公开了一种可见光通信装置，如图1所示，包括发射端，发射端包括调制器10、正交空时编码器11和可发出可见光的n个发射光源12，n个发射光源12并联连接，正交空时编码器11用于采用正交空时编码准则对经过调制器10调制的信息数据进行编码，n个发射光源12均与正交空时编码器11电性连接，用于在每个发射周期中将正交空时编码器11输出的n个信息码通过光信道16发送，其中，n>＝2,n为偶数。
本发明可见光通信装置在发送端采用正交空时编码器11把信息数据分组映射到空间域和时间域，产生正交序列码，然后通过n个可发出可见光的发射光源12同时发射编码后的信息数据，从而在损失少量信噪比的情况下使数据传输速率提升了n倍,同时有效保证了通信过程中的误码性能。较佳地，正交空时编码器11采用正交矩阵x对每次从调制器10中取出的n个调制符号进行编码，矩阵
下面以发射端的发射光源12为带有两个led灯珠的led灯为例详细说明本发明可见光通信装置的发射过程。请参阅图1和图2，调制器10采用ook、ask、pam、qam等调制方式中的任一种，在发射端数字信号处理器15的控制下，在正交空时编码器11中，每次编码操作从调制器10中取两个调制符号x1，x2，然后根据下式给出的编码矩阵x对它们进行编码，然后通过数模转换模块13和光源驱动模块14将编码后的信息码分别映射到led灯的两个灯珠led灯珠1和led灯珠2上。
正交空时编码器11输出的编码符号在两个连续符号周期内从led灯珠1和led灯珠2发射出去。如下表1所示，在第一个符号周期内，符号x1和x2同时从led灯珠1和led灯珠2分别发射，在第二个符号周期内，符号
表1
正交空时分组码的主要特征是led灯珠1和led灯珠2的发射序列是正交的，即序列x1和x2的内积为0，
本发明可见光通信装置还包括一与上述发射端相匹配的接收端，如图3所示，接收端包括光信号检测器20、模数转换模块21、译码器22和解调器23。光信号检测器20用于在每个信号周期中检测并接收从n个发射光源12发射出的n个信息码，模数转换模块21用于将光信号检测器20检测的模拟信息码转换成数字信息码供译码器22使用，译码器22的输入端与模数转换模块21的输出端电性连接，用于对光信号检测器20检测到的信息码进行译码作业，解调器23的输入端与译码器22的输出端电性连接。
上述接收端接收信号的详细过程为：光信号检测器20实时检测发射端发射的信息数据，在接收端数字信号处理器24的控制下，将接收到的信息数据依次进行模数转换、译码和解调。在t时刻从led灯珠1和个led灯珠2到光信号检测器20的信道衰落系数分别用h1(t)和h2(t)表示，并假设h1(t)和h2(t)在两个连续符号发射周期内不变，则接收端在t和t+t时刻的接收光信号分别表示为
r1＝h1x1+h2x2+n1
其中，n1和n2是加性高斯白噪声。
接收端采用最大似然译码准则进行译码，译码复杂度低。
实施例2本发明还公开了一种可见光通信方法，包括发射方法和接收方法，如图1所示，发射方法包括：
1)、调制步骤，将所要发射的信息数据通过调制器10进行调制；
2)、编码步骤，利用正交空时编码器11进行编码操作，每次编码操作从调制器10中取n个调制符号，然后根据正交空时编码器11中的编码方案进行编码，其中，n>＝2,n为偶数；
3)、发射步骤，将经过编码操作后的n个调制符号所属的信息码分别映射到n个并联连接的可发出可见光的发射光源12上，由n个发射光源12将编码好的信息码通过光通道发射出去。
较佳地，正交空时编码器11采用如实施例1的正交矩阵x对从调制器10中每次取出的n个调制符号进行编码操作。
如图3所示，接收方法包括：
1)、信号检测步骤，采用光信号检测器20对n个发射光源12发出的信息码进行检测和接收；
2)、译码步骤，根据正交空时编码规则对光信号检测器20接收到的信息码进行译码作业；
3)、解调步骤，根据调制器10的调制规则对经过译码的信息码进行数据恢复。
关于本发明可见光通信方法的具体工作过程与实施例1可见光通信装置的公知过程相同，在此不再赘述。
综上，本发明可见光通信装置设计多led灯珠并行传输的编码和译码方法，在保证系统误码性能的基础上有效提升了可见光通信系统的数据传输速率，同时发射端通过现有照明led内各灯珠发出的光承载信息，既充分利用了可见光资源又不会过多改变现有照明led的结构。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。