[发明专利]基于可见光的多天线动态协作通信系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及可见光通信技术，尤其涉及一种基于可见光的动态协作通信系统及其 方法；具体地是一种通信链路在视距部分受遮挡或全部受遮挡时保持通信连续性的MIMO通 信方案。

背景技术

可见光通信技术是一种无线光通信技术，它利用可见光作为通信媒介，可实现高 速率的信息传送。可见光作为一种无线接入技术可解决射频通信中频带资源受限和电磁干 扰的问题，从而实现高速率的数据传输。虽然可见光有诸多优点，仍需要使用不同的方式增 加可见光的通信速率，MIMO多天线空间复用传输可以极大增加通信容量和通信速率。同时， 可见光传输的直线特性导致发送端和接收端之间容易因为遮挡而导致链路中断，因此在天 线之间视距受到遮挡之后如何继续保持通信的连续性成为了一个关键。

分析可见光通信目前存在的问题，一次反射信号可以是视距遮挡后依然保持通信 连续性的一个重要方法，多天线通信是提升信息容量和提高信号可靠性的一个重要方法。 因此在实际通信模型中如何协调视距链路多天线通信、视距链路单天线通信及一次反射链 路多天线通信等通信方法对于保持通信可靠性和连续性具有很大意义。

发明内容

本发明的目的是针对室内可见光通信视距链路遮挡时通信中断的问题，通过对信 号接收功率测量来实现对链路状态的实时监测，同时提供一种基于可见光的动态协作通信 系统及其方法，即多模式的动态切换的传输方法，从而实现室内可见光发射天线和接收天 线之间无视距遮挡时高速通信，视距受遮挡后依然可以保持低速通信。

本发明的目的是这样实现的：

设计思路

由于室内信息发送装置中LED天线阵列的布局是固定不变，而室内会出现人的走 动，所以信息发送装置和信息接收装置之间可能会随着人走动的变化出现视距遮挡。设置 模式切换流程，通过信息接收装置中接收功率测量单元实时测量并计算信号的接收功率以 判决通信链路是否处于遮挡状态，并通过信息接收装置中信号回传模块与信息控制处理装 置进行实时的信息交流；针对不同的遮挡状态设置不同的通信模式，信息控制处理装置根 据链路状态的变化实时对通信模式进行切换，实现无中断高效通信。

一、基于可见光的动态协作通信系统(简称系统)

本系统包括外部网络、信息控制处理装置，信息发送装置和信息接收装置；

其连接关系是：

外部网络、信息控制处理装置和信息发送装置依次连接，实现对外部网络数据的 处理、发送和交换；

信息接收装置通过可见光信道和信息发送装置连通，实现数据下行通信；

信息接收装置中的信号回传单元通过红外、wifi或3G通信的方式与信息控制处理 装置中的回传信号接收单元连通，实现控制信息、请求信息及链路状态信息的上行通信。

二、基于可见光的动态协作通信方法(简称方法)

本方法包括下列步骤：

①信息控制处理装置发送一个测试信号帧；

②信息接收装置接收到信号帧，测试各接收天线接收信号强度，并将其打包，通过 信号回传单元向信息控制处理装置回复测量信息；

③信息控制处理装置接收到回传信息，通过对比预先设定的功率阈值确定通信链 路状态，判别通信模式并进行模式切换；

④信息控制处理装置根据确定的通信模式中发送方式及通信速率的要求，调节信 号发送速率，并通过天线发送；

⑤信息接收装置接收到信息，并实现可见光通信。

本发明具有下列优点和积极效果：

①提供了一种实时监测室内可见光通信链路变化的技术方案

提出了模式切换流程，通过信息处理单元发送测试信号、信号回传单元实时反馈 接收信号强度的方式来实时监测通信链路的变化，有助于及时了解链路的通信状态。

②提供了一种应对通信链路状况实时变化的可靠通信技术方案

设定几种不同链路状态下的通信模式，最大化的保持通信的可靠性和持续性；通 过设定功率阈值，对接收到的信号功率进行判别，以确定其合适的通信模式；信号控制单元 实时根据模式要求控制信息处理单元的数据调制速率，同时控制天线选择控制单元进行合 理的天线调配，使得链路保持较高的通信效率，同时可以应对室内天线间遮挡状况的变化， 丰富了室内可见光通信的使用场景。

③提供了一种在室内通信视距全遮挡的状态下保持通信的技术方案