可见光移动通信方法、发送端设备、接收端设备及系统的制作方法_3

文档序号:9711233阅读:来源:国知局
阵,来达到发送 端设备调整相应的第二层信号的分集和复用传输方式的目的,图5示出了相应的消除信道 矩阵对室内可见光移动通信的影响的示意图,可参照;可选的,接收端设备可通过红外通信 或无线局域网等局域网通信方式,将信道矩阵反馈给发送端设备。
[0081 ]可选的,当发送端设备接收到信道矩阵后,发送端设备可基于信道矩阵确定相应 的有效秩,从而以有效秩确定LED灯具中与信道矩阵具有强相关性的第一 LED灯芯的数量, 及确定LED灯具中与信道矩阵的相关性较小的第二LED灯芯的数量;
[0082]相应的,本发明实施例可设接收端设备当前的信道矩阵为H,LED灯具具有Nt个LED 灯芯;则本发明实施例可确定信道矩阵H的有效秩r;进而确定Nt个LED灯芯中Nt-r个LED灯芯 为第一 LED灯芯,r个LED灯芯为第二灯芯。
[0083]进一步,本发明实施例可设信道矩阵H为H=(ImhvhNt),其中hi为信道矩阵H的 列向量,ie(l~Nt),一个列向量对应一个LED灯芯;则本发明实施例可确定任意两个列向 量的相关性(如Iu与h两个列向量的相关性,je(l~N t)),得到任意两个列向量的相关矩 阵;从而确定该任意两个列向量的相关矩阵中,相关矩阵最大的r-Ι对列向量,将所述r-Ι对 列向量对应的LED灯芯确定为第一LED灯芯,将N t个LED灯芯中其他的LED灯芯确定为第二 LED灯芯。
[0084] 可选的,图6示出了本发明实施例提供的可见光移动通信方法的另一流程图,该方 法可应用于发送端设备,参照图6,该方法可以包括:
[0085] 步骤S200、将传输数据进行串并转换得到双层数据,所述双层数据包括:第一层的 基本数据信息,及第二层的数据符号信息;
[0086] 步骤S210、确定接收所述传输数据的接收端设备当前的信道矩阵;
[0087]步骤S220、确定信道矩阵中任意两个列向量的相关性,得到任意两个列向量的相 关矩阵;
[0088]步骤S230、在所确定的任意两个列向量的相关矩阵中,确定相关矩阵最大的r-1对 列向量,将所述r-Ι对列向量对应的LED灯芯确定为第一 LED灯芯,将Nt个LED灯芯中其他的 LED灯芯确定为第二LED灯芯;Nt为LED灯具的LED灯芯数量,r为信道矩阵的有效秩;
[0089] 步骤S210~步骤S230可以认为是调制过程。
[0090]步骤S240、将所述第一层的基本数据信息与所述第二层的数据符号信息中的相同 的符号信息进行线性叠加,并送入所述至少一个第一 LED灯芯,以使所述至少一个第一 LED 灯芯传输相同的基本数据信息,并以分集传输方式传输所述相同的符号信息;及,将所述第 一层的基本数据信息与所述第二层的数据符号信息中的不同的符号信息进行线性叠加,并 送入所述至少一个第二LED灯芯,以使所述至少一个第二LED灯芯传输相同的基本数据信 息,并以复用传输方式传输所述不同的符号信息。
[0091] 可选的,本发明实施例可以TDM(时分多路复用)技术实现室内可见光移动通信,具 体的,本发明实施例可将传输一个用户符号信息的周期T,根据通信网络用户上限划分为N 个传输时隙,一个用户对应一个传输时隙,划分及分配方式可如图7所不;
[0092] 从而在通过LED灯具传输信号时,本发明实施例可确定接收端设备相应的传输时 隙,如图7所示T1;进而使所述至少一个第一LED灯芯在所述接收端设备相应的传输时隙上, 传输相同的基本数据信息,并以分集传输方式传输所述相同的符号信息;及使所述至少一 个第二LED灯芯在所述接收端设备相应的传输时隙上,传输相同的基本数据信息,并以复用 传输方式传输所述不同的符号信息。
[0093] 本发明实施例提供的可见光移动通信方法,采用双层叠加编码方式传输信号,信 号经可见光信道到达接收端设备,接收端设备反馈信道状态信息,发送端设备可利用反馈 信息调整分集与复用传输方案,并根据室内通信网络用户接入数目进行时隙划分,进而通 过各用户依时隙传输信号,达到室内多用户通过可见光通信完成入网移动通信的目的。
[0094] 本发明实施例还提供一种发送端设备,下文描述的发送端设备可与上文以发送端 设备角度描述的可见光移动通信方法相互对应参照。
[0095] 结合图1,图8示出了本发明实施例提供的发送端设备的结构框图,参照图8,该发 送端设备可以包括:
[0096] LED 灯具 10;
[0097] 串并转换电路11,用于将传输数据进行串并转换得到双层数据,所述双层数据包 括:第一层的基本数据信息,及第二层的数据符号信息;
[0098] 与所述串并转换电路连接的调制电路12,用于确定接收所述传输数据的接收端设 备当前的信道矩阵;确定LED灯具中与所述信道矩阵的相关性符合第一条件的至少一个第 一 LED灯芯,及与所述信道矩阵的相关性符合第二条件的至少一个第二LED灯芯,其中第一 LED灯芯与所述信道矩阵的相关性强于第二LED灯芯与所述信道矩阵的相关性;
[0099] 与所述调制电路和所述LED灯具连接的线性叠加器13,用于将所述第一层的基本 数据信息与所述第二层的数据符号信息中的相同的符号信息进行线性叠加,并送入所述至 少一个第一 LED灯芯;及,将所述第一层的基本数据信息与所述第二层的数据符号信息中的 不同的符号信息进行线性叠加,并送入所述至少一个第二LED灯芯;
[0100] 其中,LED灯具10中具有第一 LED灯芯和第二LED灯芯,第一 LED灯芯可传输相同的 基本数据信息,并以分集传输方式传输所述相同的符号信息,第二LED灯芯可传输相同的基 本数据信息,并以复用传输方式传输所述不同的符号信息。
[0101]可选的,设接收端设备当前的信道矩阵为H,LED灯具具有Nt个LED灯芯;则调制电 路可用于确定信道矩阵H的有效秩r;进而确定Nt个LED灯芯中Nt-r个LED灯芯为第一 LED灯 芯,r个LED灯芯为第二灯芯。
[0102]进一步,设信道矩阵H为H= (Imh2, ···-),&为信道矩阵H的列向量,一个列向量对 应一个LED灯芯;则调制电路具体可用于确定任意两个列向量的相关性,得到任意两个列向 量的相关矩阵;在所确定的任意两个列向量的相关矩阵中,确定相关矩阵最大的r-Ι对列向 量,将所述r-Ι对列向量对应的LED灯芯确定为第一 LED灯芯,将Nt个LED灯芯中其他的LED灯 芯确定为第二LED灯芯。
[0103] 结合图7所示,发送端设备还可以包括:
[0104] 时隙分配电路,用于将传输一个用户符号信息的周期T,根据通信网络用户上限划 分为N个传输时隙,一个用户对应一个传输时隙;控制所述第一LED灯芯在所述接收端设备 相应的传输时隙上,传输相同的基本数据信息,并以分集传输方式传输所述相同的符号信 息,及,控制所述第二LED灯芯在所述接收端设备相应的传输时隙上,传输相同的基本数据 信息,并以复用传输方式传输所述不同的符号信息。
[0105] 下面以接收端设备的角度,对本发明实施例提供的可见光移动通信方法进行介 绍;下文描述的可见光移动通信方法可基于上文以发送端设备角度描述的可见光移动通信 方法,两者可相互对应。
[0106] 图9为接收端设备侧的可见光移动通信过程的示意图,图10为本发明实施例提供 的可见光移动通信方法的再一流程图,该方法可应用于接收端设备,结合图9和图10所示, 该方法可以包括:
[0107] 步骤S300、检测发送端设备发出的光信号,并转换为电信号;
[0108] 可选的,本发明实施例可通过光敏感应器感应发送端设备发出的光信号,并转换 为电信号。
[0109] 步骤S310、将所述电信号与噪声进行线性叠加;
[0110] 步骤S320、将线性叠加结果进行检测译码处理,得到译码处理结果;
[0111]步骤S330、根据所述译码处理结果进行并串转换,得到传输数据。
[0112]在本发明实施例中,接收端设备检测到光信号后,可基于转换的电信号经过判决 译码与并串转换还原出原始的传输数据;需要强调的是,在总发射功率一定的条件下,发送 端设备可以根据通信要求,对双层信号的功率进行分配以调整各层传输优先级;接收端设 备可以采用球集译码等快速译码算法完成对双层信息的译码,整个双层叠加系统结构简 单,便于工程实现。
[0113]假设第一层传输数据信息表示为Ae {-a,+a},第二层传输符号信息表示为Be {-β,+β},则接收符号信息Y表示为:Y = H(A+B)+n;
[0114] 其中,η是均值0,方差为σ2的加性高斯白噪声;接收端采用最大似然判决时,得到 的两层信号符号判决如下:W +妁卜
[0115] 结合图9所示,图11示出了本发明实施例提供的接收端设备的结构框图,参照图 11,该接收端设备可以包括:
[0116]光
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