[发明专利]基于脉冲振幅调控的可见光通信方法及其可见光通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及可见光通信技术，特别涉及一种基于脉冲振幅调控的可见光通信方法及其可见光通信系统，本发明是一种脉冲振幅调制技术及实现数据收发的方法。

背景技术

近年来，被誉为“绿色照明”的半导体照明技术迅速发展。与传统的白炽灯等照明光源相比，LED具有低功耗、寿命长、尺寸小、绿色环保等优点。与此同时，LED更具有调制性能好、响应灵敏度高等优势。将信号以人眼无法识别的高频加载到LED上进行传输，进而催生出一门能够实现照明与通信一体化的技术——可见光通信。

与传统的红外和无线通信相比，可见光通信具有发射功率高、无电磁干扰、无需申请频谱资源和信息的保密性等优点。然而，可见光通信中仍然面临着不少的问题，其中最大的挑战之一是LED有限的调制带宽。一般的荧光粉LED调制带宽只有几兆赫兹，VLC数据传输速率受到限制。为了提升传输速率，除了从LED的结构、驱动电路的设计上拓展带宽；还可以通过不同的调制方式来提高系统整体带宽。然而却大大地增加了可见光通信系统的复杂程度。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种基于脉冲振幅调控的可见光通信方法，该方法在不增加器件带宽前提下，成倍的提高了无线通信的质量与数据传输速率。

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的另一目的在于提供一种实现基于脉冲振幅调控的可见光通信方法的可见光通信系统，该系统基于简单的基带调制技术，提出使用一个4×4的COB封装的LED灯具实现16级脉冲振幅调制。

本发明的首要目的通过以下技术方案实现：一种基于脉冲振幅调控的可见光通信方法，包括以下步骤：

步骤1、第一可编程门阵列将信源发出的视频信号转换为n位二进制数字信号；

步骤2、第一可编程门阵列将所述的每组n位二进制数字信号转换为n²进制数字信号，其中，n为正整数，所述n²进制数字信号对应n²种状态，每种状态对应点亮相应数目的LED，不同数目的LED芯片点亮可以实现光通量的变化，使所述COB封装LED灯具具有n²级光强的变化，所述n²级光强的变化即n²级脉冲振幅调制；

步骤3、接收子系统通过光电检测器件感应n²级光强变化，生成n²级脉冲电信号，经过接收子系统的信号解调处理后，还原出原始信号。

所述步骤1包括以下步骤：

步骤11、第一可编程门阵列对信源所发出的每帧视频信号的红、绿和蓝分量分别进行数模转换量化处理，形成原始像素数字信号；

步骤12、第一可编程门阵列把原始像素数字信号转换成8位二进制数字信号，并按顺序排列，每隔n位分割为一组二进制数字信号，输出到LED驱动电路。

所述步骤3中，所述信号解调处理的方法包括以下步骤：

步骤31、前置放大电路与后置放大电路对所接收到的n²级脉冲电信号进行放大处理和滤波处理；

步骤32、对经过放大处理和滤波处理的n²级脉冲电信号进过ADC数模转换器进行模数转换，生成n²进制数字信号，第二可编程门阵列把n²进制数字信号转换为n位二进制数字信号；

步骤33、第二可编程门阵列对n位二进制数字信号按先后顺序排列，每隔8位合并为一组8位二进制数字信号，第二可编程门阵列把8位二进制数字信号转换为原始像素数字信号；

步骤34、第二可编程门阵列将原始像素数字信号还原为每帧视频信号。