[发明专利]多用户可见光通信方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别是涉及多用户可见光通信方法和多用户可见光 通信系统。

背景技术

可见光通信(VisibleLightCommunication，VLC)技术使用发光二极管(Light EmittingDiode，LED)代替传统无线天线来传输数据，能同时实现照明与通信，并且能够使 用不需经过授权的可见光谱，可解决传统无线通信系统频谱资源紧缺的问题。

颜色调制技术(ColourShiftKeying，CSK)是适用于可见光通信系统中的一种调 制技术。在CSK技术中，通过把输入比特调制到CIE1931颜色空间，然后通过不同颜色传输 不同信息以提高传输速率。具体地说，在CSK星座图中，每一个星座点由x-y色度坐标值表 示，接着x-y色度坐标值会被调制为RGB二极管的发送功率，接着通过RGB二极管发送代表不 同颜色的混合光信号。光信号通过了光无线信道后，在接收端，对应于RGB二极管三种颜色 的窄带滤波器只允许特定颜色的光通过，加入独立同分布的高斯白噪声后，在窄带滤波器 后使用光电二极管将光功率转化为电功率，通过解调从而还原出原x-y色度坐标值，恢复输 入比特。CSK技术能够提供颜色分集增益，提高可见光通信系统的传输速率。

然而，目前VLC系统普遍用于单用户场景，系统容量较小；而对于多用户通信系统， 也存在用户间干扰，影响系统的可靠性与安全性。

发明内容

基于此，本发明提供一种多用户可见光通信方法和系统，能够减小用户间干扰，提 高系统的可靠性与安全性，以及提高系统容量。

本发明一方面提供一种多用户可见光通信方法，包括：

生成若干混沌序列，以标识多用户通信系统中的不同用户；

将发送端各用户输入的比特信息进行CSK调制，得到各用户对应的包含RGB信息的 3维发送向量；

用各用户对应的混沌序列对所述发送向量进行二次调制，得到各用户对应的发送 矩阵，通过光无线信道向接收端发送所述发送矩阵；

所述接收端接收所述光无线信道传输的矩阵，用各用户对应的混沌序列对所述矩 阵进行解调，得出各用户对应的包含RGB信息的3维向量，解调所述3维向量得出对应用户发 送的比特信息。

本发明另一方面提供一种多用户可见光通信系统，包括发送端和接收端，所述发 送端包括：

序列分配单元，用于生成若干混沌序列，以标识多用户通信系统中的不同用户；

CSK调制单元，用于将发送端各用户输入的比特信息进行CSK调制，得到各用户对 应的包含RGB信息的3维发送向量；

码分调制单元，用于用各用户对应的混沌序列对所述发送向量进行二次调制，得 到各用户对应的发送矩阵；

发送单元，用于通过光无线信道向接收端发送所述发送矩阵；

所述接收端包括：

接收单元，用于接收所述光无线信道传输的矩阵；

码分解调单元，用于用各用户对应的混沌序列对所述矩阵进行解调，得出各用户 对应的包含RGB信息的3维向量；

CSK解调单元，用于解调所述3维向量得出对应用户发送的比特信息。

上述技术方案的多用户可见光通信方法和系统，不仅能够有效地利用颜色调制所 带来的颜色分集增益从而提高传输速率，还能合理利用混沌序列的类噪声和伪正交性，减 少多用户通信系统中用户间干扰，提高系统的安全性、可靠性，同时还能增大系统容量。

附图说明

图1为本发明实施例的多用户可见光通信方法的示意性流程图；

图2为实施本发明多用户可见光通信方法的框架模型示意图；

图3为发送端的框架模型示意图；

图4为通过极性识别调制的效果示意图；

图5为接收端的框架模型示意图；

图6为仿真环境模型的示意图；

图7为不同CSK星座图大小与不同用户数量下对应的误比特率的仿真效果示意图；

图8为采用极性识别调制与加直流偏置调制的性能比较仿真效果示意图；

图9为采用多用户可见光通信方法的系统安全性仿真效果示意图；

图10为采用本发明多用户可见光通信方法的系统容量的仿真效果示意图；

图11为本发明实施例的多用户可见光通信系统的示意性结构图。