[发明专利]一种基于多收多发LED可见光通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及可见光照明领域，更具体的涉及一种基于多收多发LED可见光通信系统。

背景技术

发光二极管简称为LED。由含镓（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。因化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。发光二极管还可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。LED的控制模式有恒流和恒压两种，有多种调光方式，比如模拟调光和PWM调光，大多数的LED都采用的是恒流控制，这样可以保持LED电流的稳定，不易受VF的变化，可以延长LED灯具的使用寿命。随着行业的继续发展，技术的飞跃突破，应用的大力推广，LED的光效也在不断提高，价格不断走低。新的组合式管芯的出现，也让单个LED管(模块)的功率不断提高。通过同业的不断努力研发，新型光学设计的突破，新灯种的开发，产品单一的局面也有望在进一步扭转。控制软件的改进，也使得LED照明使用更加便利。这些逐步的改变，都体现出了LED发光二极管在照明应用的前景广阔。

LED被称为第四代光源，具有节能、环保、安全、寿命长、低功耗、低热、高亮度、防水、微型、防震、易调光、光束集中、维护简便等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域。LED优点：电光转化效率高（接近60%，绿色环保、寿命长（可达10万小时）、工作电压低（3V左右）、反复开关无损寿命、体积小、发热少、亮度高、坚固耐用、易于调光、色彩多样、光束集中稳定、启动无延时；LED缺点：起始成本高、显色性差、大功率LED效率低、恒流驱动（需专用驱动电路）。相比之下，各种传统照明存在一定的缺陷。

可见光通信技术，是利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的，将高速因特网的电线装置连接在照明装置上，插入电源插头即可使用。利用这种技术做成的系统能够覆盖室内灯光达到的范围，电脑不需要电线连接，因而具有广泛的开发前景。与目前使用的无线局域网（无线LAN）相比，“可见光通信”系统可利用室内照明设备代替无线LAN局域网基站发射信号，其通信速度可达每秒数十兆至数百兆，未来传输速度还可能超过光纤通信。利用专用的、能够接发信号功能的电脑以及移动信息终端，只要在室内灯光照到的地方，就可以长时间下载和上传高清晰画像和动画等数据。该系统还具有安全性高的特点。用窗帘遮住光线，信息就不会外泄至室外，同时使用多台电脑也不会影响通信速度。由于不使用无线电波通信，对电磁信号敏感的医院等部门可以自由使用该系统。

发明内容

1、本发明的目的。

本发明为了提高能源的利用率和通信速度，降低对硬件设备通信的依赖，而提出的一种一种基于多收多发LED可见光通信系统。

2、本发明所采用的技术方案。

基于多收多发LED可见光通信系统，包括QPSK调制解调模块、OFDM模块、MIMO发送与接收模块和信道模块组成，QPSK调制解调模块发送端将信源数字信号通过调制将基带信号，映射到彼此正交的星座点上变为频带信号，接收端QPSK模块对已调制的QPSK信号经行解调，将频带信号搬移回基带信号，OFDM模块在发送端对频带信号经行OFDM调制，调制后，串行的信号变为并行的信号，增加循环前缀，在接收端，OFDM调制模块对已调制的OFDM信号经行解调，使并行的信号恢复为串行的频带信号；MIMO模块在发送端对OFDM符号经行STBC编码，使得每个天线发送的码流之间彼此正交的码流，多根天线同时发送；在接收端多根天线同时接收，在接收端将发送端每根天线发送的内容解析出来，信道模块产生信道中干扰。

基于多收多发LED可见光通信系统，在接收端采用MMSE均衡方式，通过STBC的编码增益。

更进一步的具体实施例中，信道模块信道中产生的干扰包括高斯白噪声的加型干扰和随机性的乘性干扰。

更进一步的具体实施例中，在发送端,MIMO模块上接QPSK模块，串行的数据流进入STBC编码模块，该MIMO模块设计为2跟发送天线和2跟接收天线，串行数据流进入MIMO模块后，首先对串行数据流进行2×2的STBC编码，串行的128点数据经过STBC编码后，生成2行128列的信号发送矩阵。