[发明专利]面向以太网的速率自适应变帧长OFDM可见光通信系统

说明书

本发明公开了面向以太网的速率自适应变帧长OFDM可见光通信系统。该系统包括发送端和接收端，发送端包括以太网接口、PHY芯片、OFDM调制解调、DAC、电放大器、Bias‑Tee和发光二极管，以太网接口与PHY芯片电性连接，OFDM调制解调与DAC电性连接，DAC与电放大器电性连接，电放大器与Bias‑Tee电性连接，接收端包括光电二极管、跨阻放大器和ADC。本发明发射端FIFO只需要满足大于64字节情况下，就可以读取缓冲以太网数据进行调制发送，然后通过进行信道估计与补偿，估计出信道的时域或频域响应，对接收到的数据进行校正和恢复，再利用解映射与FIFO模块延迟后，获得一帧完整的以太网数据，实现了自适应变帧长的同时，可明显减少时间延迟。

技术领域

本发明涉及可见光通信系统领域，特别涉及面向以太网的速率自适应变帧长OFDM可见光通信系统。

背景技术

可见光通信系统是指利用可见光波段的电磁波作为信息载体，利用发光二极管等发出高速明暗闪烁信号的一种直接传输信息的一种无线通信方式。可见光通信具有绿色环保、低功耗、高保密性等特点，有望与WiFi、无线蜂窝网络(4G、5G)等通信技术相互配合与交融，并在物联网、智能家庭、地铁、高铁、室内导航和井下作业等领域获得广泛应用。

以太网(Ethernet)是一种计算机局域网组网技术。可见光通信系统为了将特定意义的数据通过物理介质传送给接收器，需要利用以太网协议标识好每一组电信号的信息特征，然后按照分组的顺序依次发送。以太网数据帧结构通常有两种，一种是Ethernet II结构，其帧结构由6个字节的目的MAC地址，6个字节的源MAC地址，2个字节的类型域(用于标示封装在这个Frame、里面的数据的类型)组成；另一种是IEEE 802.3结构，其帧结构包含由7个字节的同步字段、1个字节的起始标记、6个字节的目标MAC地址、6个字节的源 MAC地址以及2个字节的帧长度/类型。两种数据帧长度都是不固定的，在不包含前导码的情况下，其长度通常在64～1518字节之间。

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术是目前在无线通信中较为常用的一种多载波调制方式，通过采用频分复用实现高速串行数据的并行传输以提高传输速率。此外，OFDM还具有较好的抗多径衰弱的能力。目前基于以太网的利用OFDM信号来传输信息时，OFDM 信号的调制解调过程的帧长都设定为固定的帧长。因此，有效NET速率也即固定用于信息传输。若采用固定帧结构OFDM调制解调系统来实现以太网数据帧传输，其数字段通常由以太网接口、通信芯片(TX与RX)、以太网数据帧组帧 (分帧)、FIFO(First Input First Output)芯片、OFDM调制与解调等模块组成。当帧结构固定时，在数据源到OFDM调制前需要一个大的FIFO来对数据进行缓冲，进而将以太网数据拼接并加入标志位，然后逐帧按照OFDM所需数据源数量进行分割切片，再进行逐帧的OFDM调制。然而，当需要发送的以太网数据拼接不是一帧OFDM调制所需要的数据源的倍数时，且具有较大子载波间隔的情况下，需要填充许多无用的数据进行一帧OFDM信号的调制。例如，当Mod(当前所需传递的以太网数据量，OFDM调制一帧所需的数据量)大于OFDM 调制一帧所需的数据量的十分之一，将造成几乎一帧OFDM的浪费。这将导致整个系统一方面需要为OFDM调制解调的速率留有足够大的速率余量，另一方面在数据缓冲和分帧切割时会造成较大时延，从而造成资源的浪费和系统整体性能的下降。

发明内容

本发明的目的在于提供面向以太网的速率自适应变帧长OFDM可见光通信系统，以解决上述背景技术中提出的问题。