[发明专利]一种双模可见光通信方法和系统

说明书

本申请公开了一种双模可见光通信方法和系统，方法包含以下步骤：将第一原始数据对应的符号转化为多电平信号；根据多电平信号对第二原始数据脉宽进行调制产生RS‑VPPM符号信号；每个UPWM符号周期内包含多个连续的RS‑VPPM符号信号；将所述UPWM符号信号转换为光信号；用欠采样方式接收所述光信号，得到每个UPWM符号周期内的平均亮度值；根据所述平均亮度值随时间的变化，恢复第一原始数据；用卷帘快门成像方式，得到每一个RS‑VPPM符号的条纹图像，恢复第二原始数据；根据所述条纹图像计算RS‑VPPM信号的占空比，恢复第一原始数据。装置包含符号映射模块、UPWM调制和解调模块、RS‑VPPM调制和解调模块、摄像头、数据恢复模块等。本发明兼顾较高的传输性能、灵活的应用场景与低复杂度特点。

技术领域

本申请涉及通信领域，尤其涉及一种可见光通信的方法和系统。

背景技术

可见光通信是一种利用照明LED作为信号发射机的无线通信手段。由于LED可高速调制的特性以及LED照明系统的广泛普及，可见光通信在近期受到广泛关注。基于摄像头的可见光通信又被称为可见光成像通信，它利用广泛存在摄像头作为LED光信号的接收机，具有应用成本低、推广阻力小的优势。

随着智能手机、平板电脑等智能设备的普及，普通用户已经基本拥有了消费级摄像头，这使得基于消费级摄像头的成像通信是最容易被推广的可见光通信应用。

目前市面上绝大部分的消费摄像头出于兼顾性能与成本的考虑，采用了卷帘快门(Rolling shutter)的快门方式和最大30-60fps的帧率。基于卷帘快门的成像通信系统由于其在摄像头每帧图像中可以实现多个符号的传输，因此可以实现相对UPWM较高的通信速率。但它存在通信距离要求较近、解调算法相对较复杂的缺点。

UPWM是一种利用欠采样技术实现低速可见光成像通信的调制方式。UPWM利用脉冲宽度承载发送信号，但脉冲频率远大于摄像头帧率。由于摄像头每次曝光成帧可视为一次采样，因此接收端采样频率小于发射脉冲频率，即为“欠采样”通信方式。但UPWM的传输速率较慢，它的符号速率等于摄像头帧率。即使考虑到高阶调制，其最终的传输速率也仅为100bps量级，应用范围较为受限。

发明内容

本发明提出了一种双模可见光通信方法和系统，同时支持UPWM通信模式和RS-VPPM通信模式，接收端可以灵活的接收任意一种模式的信号或者全部接收。

本申请实施例提供一种双模可见光通信方法，包含以下步骤：将第一原始数据对应的符号转化为多电平信号，每一电平维持的时间为符号周期；根据所述多电平信号的电平对第二原始数据的脉宽进行调制，产生RS-VPPM符号信号；连续产生多个UPWM符号信号，每个UPWM符号周期内包含多个连续的RS-VPPM符号信号，在一个UPWM符号周期内，相邻的两个RS-VPPM符号信号的平均电平互补；将所述UPWM符号信号转换为光信号。

进一步地，本申请实施例提供一种双模可见光通信方法，进一步包含以下步骤：用摄像头采集光信号；用欠采样方式接收所述光信号，得到每个UPWM符号周期内的平均亮度值；根据所述平均亮度值随时间的变化，恢复第一原始数据。

可选择地，本申请实施例提供的双模可见光通信方法，还包含以下步骤：用摄像头采集光信号；用卷帘快门成像方式，得到每一个RS-VPPM符号的条纹图像；根据所述条纹图像随时间的变化，恢复第二原始数据；进一步地，根据所述条纹图像计算RS-VPPM信号的占空比，根据所述占空比随时间的变化恢复第一原始数据。