[发明专利]基于多通道PAM的可见光成像通信方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于多通道PAM的可见光成像通信方法及系统。待发送的二进制比特数据并分成六个数据流，前三个数据流采用NRZ‑OOK调制驱动第一个RGB‑LED的红、绿、蓝灯珠；第四，五个数据流采用RZ‑OOK调制驱动第二个RGB‑LED的红、绿灯珠；第六个数据流作为灰度校准数据流，仍然采用NRZ‑OOK调制驱动第二个RGB‑LED的蓝色灯珠，两个LED的光信号经过同一个灯罩融合发射。在接收端，CMOS图像传感器接收到光信号之后，分通道逐帧提取图像，使用多阈值算法进行解码，解码后的数据依序排列组合，还原出原始的数据。避免了复杂硬件电路的同时，相比于传统的基于OOK调制的白光成像通信系统，显著提高了数据速率，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，尤其涉及一种基于多通道PAM的可见光成像通信方法及系统。

背景技术

可见光通信(Visible Light Communicaton, VLC) 已成为解决射频(RF)频谱资源短缺问题的一种很有前途的技术。近年来，基于发光二极管 (LED) 的VLC技术得到了广泛的应用，它利用低功耗、低成本的LED光源实现高速数据传输。与使用红外 (IR) 或紫外线 (UV) 的VLC相比，基于LED的VLC系统可以同时用于通信和照明，具有丰富的应用场景和更高的实用价值。

在基于LED的VLC系统中，现有的系统中通常采用光电二极管（PD）作为光电探测器来捕获信号。而近年来随着CMOS技术的发展，CMOS图像传感器已经被广泛地用于各种电子产品，这推动了一项特殊的可见光通信技术 —— 可见光成像通信 (Optical CameraCommunication, OCC) 的发展。OCC技术大大降低了通信系统的建设成本和布网复杂度，也极大地增加了系统的灵活性。OCC可以用作回传网络，部分支持已经到来的5G技术的需求。

然而，数据速率是限制OCC技术发展的一大障碍，不断增大的数据速率会使得接收端捕获的条纹宽度不断变窄，使得阈值难以跟踪剧烈波动的像素，造成判决误差；同时，过窄的条纹也会给同步造成困难，严重的情况下，误码率会高于所能容忍的数值。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于多通道PAM的可见光成像通信方法及系统。

本发明的技术方案如下：一种基于多通道PAM的可见光成像通信方法，包括以下步骤：

步骤1：将两个RGB-LED置于同一灯罩下，在发射端，将待发送的二进制比特数据并分成六个数据流，前三个数据流采用NRZ-OOK调制驱动第一个RGB-LED的红、绿、蓝灯珠；第四、第五个数据流采用RZ-OOK调制驱动第二个RGB-LED的红、绿灯珠；第六个数据流作为灰度校准数据流，仍然采用NRZ-OOK调制驱动第二个RGB-LED的蓝色灯珠，两个RGB-LED的光信号经过同一个灯罩融合后发射；

步骤2：在接收端，CMOS传感器摄像头接收到光信号之后，分通道逐帧提取图像，选取一块合适的待解码区域，进行信号降噪和图像预处理；

步骤3：对所选取的待解码区域使用多阈值算法进行解码，解码后的数据依序排列组合，还原出原始的数据。

进一步地，所述步骤1包括以下步骤：

步骤1.1：首先将待发送的高速比特数据分割成多个一定长度的有效数据片段，接下来为每一个有效数据片段添加头部，形成数据包，再将数据包分成六路，形成六个数据流；

步骤1.2：前三个数据流按照NRZ-OOK调制构成基带信号码型，第四、第五个数据流按照RZ-OOK调制构成基带信号码型，第六个数据流按照NRZ-OOK调制构成基带信号码型，由控制器控制LED驱动电路分别驱动RGB-LED的灯珠发出光信号。

进一步地，所述步骤2包括以下步骤：