[发明专利]一种水下可见光通信方法、装置和系统

说明书

技术领域

本申请涉及可见光通信领域，尤其涉及一种水下可见光通信方法、装置和系统。

背景技术

可见光通信(Visible Light Communication，VLC)技术作为一种新兴的通信技术，是指利用可见光作为信息载体进行通信的技术。根据海水的透光窗口特性，能够利用可见光波段中的蓝绿光实现水下可见光通信。

水下可见光通信系统包括发送端和接收端，发送端将目标数据经过调制编码，载频到发光二极管(Light Emitting Diode，LED)发出的可见光中，进而将LED发出的可见光在水下光信道中进行传输；接收端接收携带有目标数据的可见光，并对接收到的可见光进行检测处理，进而提取出可见光中携带的目标数据。

在现有技术中，水下可见光通信系统的发送端通常将目标数据载频到单个LED上进行传输。但是，由于单个LED的电光转换具有非线性的特性，使得接收端在信号检测处理时的误码率较高，从而导致接收端的检测性能较低。

如何提高水下可见光通信系统的接收端的检测性能，是本申请所要解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供一种水下可见光通信方法、装置和系统，用以解决现有技术中水下可见光通信系统的接收端的检测性能较低的问题。

本申请实施例提供一种水下可见光通信方法，所述方法应用在接收端，所述方法包括：

通过单光子雪崩二极管SPAD接收发送端的多个发光二极管LED发送的信号，其中，所述多个LED发送的信号是所述发送端对目标数据执行串并转换和信号处理之后得到的多路编码信号；

对所述SPAD输出的满足泊松分布的叠加信号进行连续干扰消除处理得到所述多个LED对应的检测信号；

对所述多个LED对应的检测信号执行并串转换操作得到所述目标数据。

可选地，所述连续干扰消除处理包括多次迭代解码操作，其中，所述多次迭代解码操作中的第m次解码操作具体包括：

根据下述步骤，确定第k个LED对应的检测信号：

通过信号估计器根据输入所述信号估计器的第k输入信号确定第k个LED对应的估计信号；

通过第k解交织器对所述第k个LED对应的估计信号执行解交织操作，确定第k个LED对应的解交织信号，其中，所述第k解交织器与在所述发送端与所述第k个LED对应的交织器相对应；

通过第k解码器对所述第k个LED对应的解交织信号执行解码操作，确定所述第k个LED对应的检测信号以及解码信号，其中，所述第k解码器与在所述发送端与所述第k个LED对应的编码器相对应；

通过第k交织器对所述第k个LED对应的解码信号执行交织操作，并将执行交织操作之后的信号作为第k+1输入信号输入所述信号估计器，其中，所述第k交织器与在所述发送端与所述第k个LED对应的交织器相同。

可选地，当m＝1，k＝1时，所述第1输入信号为所述叠加信号；

当m>1，k＝1时，所述第1输入信号为第m-1次迭代解码中确定的第N+1输入信号，其中，N为所述多个LED的个数。

可选地，通过信号估计器根据输入所述信号估计器的第k输入信号确定第k个LED对应的估计信号，包括：

所述信号估计器通过下述公式确定所述第k个LED对应的估计信号：

其中，e_ESE(x_k)表示所述第k个LED对应的估计信号，y表示所述SPAD输出的泊松计数，c_p表示所述SPAD的光电检测灵敏度，n_s表示所述第k个LED发送的光子数，h表示水下光信道的信道参数，表示根据所述第k输入信号确定的所述第k个LED对应的泊松噪声。

可选地，所述水下光信道的信道参数h是通过对数正太分布lognormal模型以及蒙特卡洛数值仿真MCNS确定的。

本申请实施例还提供一种水下可见光通信方法，所述方法应用在发送端，所述方法包括：

接收待发送的目标数据；

对所述目标数据执行串并转换操作确定多路信号；

对所述多路信号执行信号处理操作得到多路编码信号，以及通过与所述多路编码信号相同个数的多个LED将所述多路编码信号向接收端发送。

可选地，所述信号处理操作包括交织处理、编码处理以及开关键控OOK调制处理。

可选地，通过与所述多路编码信号相同个数的多个LED将所述多路编码信号向接收端发送，包括：