[发明专利]可见光通信方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线光通信领域，尤其涉及一种可见光通信方法及系统。

背景技术

可见光通信（Visible Light Communications，VLC）是以白光LED作为光源，以光电变换器件或者光学成像器件作为光电探测器，以大气为信道，将发送信号调制在LED发出的可见光上进行通信的无线光通信技术。

因为与白炽灯和日光灯等传统光源相比，LED具有宽得多的调制带宽，能以更高的频率进行开关切换，这使以LED作为光源进行高速通信成为可能。由于调制频率非常高，人眼觉察不到灯光的闪烁。通常，可见光通信可以作为LED灯的第二功能，在照明的同时完成通信。

见光通信系统就是以可见光通信为基础，实现接收端（如计算机等）与发送端（如LED阵列）的系统的组网。照明用LED灯在照明的同时充当接入点（Access Point）。该网络可以实现双工通信，下行链路（Down link）指由接入点到终端的传输链路，上行链路（Up link）指由终端到接入点的传输链路。因为作为接入点的LED灯需要进行照明，所以总亮着，总占据着通信媒质，使终端无法在可见光波段发送数据。所以，通常下行链路工作在可见光波段，上行链路工作在红外波段，这样设置可以避免上下行链路之间的冲突。所有终端共享上行链路，为了避免多个终端在上行链路中发生冲突，上行链路采用CSMA/CD（Carrier sense multiple access with collision detection）的MAC协议(Media access control protocol)。多个终端和接入点一起构成了一个局域网。

接入点通过电力线通信技术（PLC,Power Line Communications）或者以太网（Ethernet）与外部网络连接，所以终端可以经由接入点访问外部网络。

在室内可见光通信系统中，LED灯首先要具有照明功能，此外还要实现可见光通信的功能。在实际应用中，用户希望照明功能的亮度是可调的，并且调节亮度的同时又不会使可见光通信中断。当用户希望关掉照明功能只使用通信功能时，就需要采用低照度下的可见光通信技术。

低照度下的可见光通信是指LED灯光非常暗，人眼感觉已经关掉了照明功能，但接收端仍然可以检测到发送端的发送信号，并且可以继续通信。通常情况下，通过保持发送信号的周期长度不变而调节信号的占空比来实现亮度调节功能，当发送信号的占空比调节到很小时，例如5%或者更低时，就可以实现关闭照明功能下的低照度可见光通信。实现的方法是信号周期不变、信号脉冲宽度减小从而占空比减小，发送光信号的平均功率减小，从而使人眼感觉到的亮度降低了。

然而现有的可见光通信，由于在周期不变的情况下调节信号占空比时，随着占空比的减小信号的带宽将会增加，而一般LED的调制带宽有限，过低的占空比将导致信号畸变，从而导致通信的可靠性低的问题。

发明内容

（一）发明目的

针对上述问题，本发明旨在提供一种可靠性高的可见光通信方法及系统。

（二）技术方案

为达上述目的，本发明可见光通信方法，可见光信号的发送端包括照度调节的步骤；

所述照度调节步骤：调节信号周期、保持信号脉冲宽度恒定，以使发送光信号的照度不大于预设值。

优选地，在所述照度调节步骤后，发送端计算光信号占空比，当占空比不小于2^-n且小于2^-(n+1)时，采用L-PPM调制生成发送光信号，其中L=2ⁿ，n为正整数。

优选地，当光信号占空比不大于2^-5，发送端采用32-PPM调制生成发送光信号。

优选地，发送端与接收端通过以下步骤实现信号周期与调制方式的同步：

步骤S1：发送端在切换信号周期与调制方式之前，发送包含信号周期与调制方式切换的信息帧；

步骤S2：接收端接收并根据所述信息帧，变更信号周期与解调方式并向发送端回复确认信息；

步骤S3：发送端接收所述确认信息后，切换信号周期与调制方式。

优选地，所述发送端通过广播发送所述信息帧。

为达上述目的，本发明可见光通信系统，包括发送端与接收端，所述发送端包括信号周期变更单元：

所述信号周期变更单元，用以调节信号周期、保持信号脉冲宽度恒定，以使发送光信号的照度不大于预设值。

进一步地，所述发送端还包括调制方式变更单元；