一种基于希尔伯特编码的可见光通信方法技术

一种基于希尔伯特编码的可见光通信方法，涉及可见光通信系统，包括发端和收端，发端将待传送的数据流进行OFDM编码，形成OFDM数据帧，OFDM数据帧的每个符号进行希尔伯特变换，形成新的数据帧，两路数据帧分别通过调制形成两路可见光信号同时发送；收端接收两路信号光后，分离出两路独立的信号，将希尔伯特变换形成的信号进行90度相移后，再与OFDM数据帧形成的信号叠加，并对叠加后的信号进行OFDM解码，形成有效的接收信号输出。本发明专利技术使得整个接收平面接收到信号质量得到提升并保持稳定，最终提升系统的性能。

【技术实现步骤摘要】
-种基于希尔伯特编码的可见光通信方法
本专利技术涉及可见光通信系统，具体来讲涉及一种基于希尔伯特编码的可见光通信 方法。
技术介绍
可见光通信（VLC)是在白光LED技术上发展起来的新型的无线光通信技术。可 见光通信具有保密性强，无电磁干扰，无需频谱认证等优点，因此在很多领域具有巨大的应 用前景。可见光通信技术已经成为全球研究的热点，在未来的通信领域中将会占据重要的 地位，并将极大地推动信息化社会的发展。然而由于可见光通信技术的特点，其本身还存在 很多不足的地方，如传输距离短、通信速率低等问题。特别对于实际中光源分散分布的条件 下： 1)接收光强与光源信号同接收端之间的距离有关； 2)接收端接收到的光信号强度同接收器与光源的接收角度有关； 3)实际接收中多采用固定ro(光电探测器）接收，接收角度不可调节； 因此会照成接收到的信号强度随着其接收位置的不同而起伏变化，造成通信信号 的速率或者质量下降，实际应用中限制了其移动性或扩展性，使其只能用于某些特定的条 件下的通信系统中，从而影响实际系统的性能及其实用性。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于希尔伯特编码的可 见光通信方法，使得整个接收平面接收到信号质量得到提升并保持稳定，最终提升系统的 性能。 为达到以上目的，本专利技术采取，包括发 端和收端，发端将待传送的数据流进行0FDM编码，形成0FDM数据帧，0FDM数据帧的每个符 号进行希尔伯特变换，形成新的数据帧，两路数据帧分别通过调制形成两路可见光信号同 时发送；收端接收两路信号光后，分离出两路独立的信号，将希尔伯特变换形成的信号进行 90度相移后，再与0FDM数据帧形成的信号叠加，并对叠加后的信号进行0FDM解码，形成有 效的接收信号输出。 在上述技术方案的基础上，所述发端为多对可见光信号发送，每对为所述两路可 见光信号。 在上述技术方案的基础上，所述发端将待传送的数据流形成0FDM数据帧，具体 方式为，对随机序列进行星座图映射编码，对星座图映射数据流进行0FDM编码，形成多个 0FDM符号，将多个0FDM符号形成0FDM数据帧，0FDM数据帧还要加上同步信号及训练序列， 再通过数字信号处理器发出。 在上述技术方案的基础上，所述新的数据帧加上同步信号及训练序列后，再通过 数字信号处理器发出。 在上述技术方案的基础上，所述可见光信号的调制包括：两路数据帧的信号分别 通过数模转换器变为模拟信号，每一路模拟信号经过LED驱动电路放大后，直接输出给LED 光源进行调制，最终形成可见光信号。 在上述技术方案的基础上，所述收端通过光探测器探测两路可见光信号，光探测 器的个数与可见光信号路数相同，并将探测的光信号分别通过模数转换器转换为数字信 号。 在上述技术方案的基础上，所述数字信号共同进入一个信道估计及信号分离模 块，分离出两路独立信号，其中一路独立信号是在发端形成0FDM数据帧的信号，另一路信 号是进行希尔伯特变换后的信号。 本专利技术的有益效果在于：充分利用了希尔伯特变换和0FDM技术调制编码的特点， 将接收到的信号能量进行重新分配，根据不同接收条件自动调节信号SNR(信噪比）增益， 有效的均衡了信噪比接收平面，同时也提升了接收信号信噪比，从而在整体上提高系统性 能。 【附图说明】 图1为本专利技术实施例发端系统详细示意图； 图2为数据流经过0FDM编码后的0FDM数据帧结构图； 图3为数据流经过希尔伯特变换后的新的数据帧结构图； 图4为本专利技术实施例收端系统详细示意图。 【具体实施方式】 以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明。 本专利技术为基于希尔伯特编码的可见光通信方法，包括发端和收端，发端将待传送 的数据流进行0FDM编码，形成0FDM数据帧，0FDM数据帧的每个符号进行希尔伯特变换，形 成新的数据帧，两路数据帧分别通过调制形成两路可见光信号同时发送；收端接收两路信 号光后，分离出两路独立的信号，将希尔伯特变化形成的信号进行90度相移后，再与0FDM 数据帧形成的信号叠加，并对叠加后的信号进行OFDM解码，形成有效的接收信号输出。 如图1所示，本专利技术具体实施例中，发端包括一个第一数字信号处理器，第一数字 信号处理器内部包含一个0FDM编码模块和希尔伯特编码模块，两个模块分别连接一个调 制系统，每个调制系统包括数模转换器、LED驱动电路和LED光源。 数据流进入第一数字信号处理器中，通过0FDM编码模块形成0FDM数据帧。0FDM 数据帧具体形成方式为：对随机序列进行星座图映射编码；对星座图映射数据流进行OFDM 编码，形成多个OFDM符号；将多个OFDM符号形成OFDM数据帧，如图2所示，OFDM数据帧包 括帧头和多个0FDM符号；0FDM数据帧还要加上同步信号及训练序列，再通过数字信号处理 器发出。然后，将0FDM数据帧经过希尔伯特编码模块，将每个符号进行希尔伯特变化，形成 新的数据帧，如图3所示，新的数据帧包括帧头和希尔伯特变化后符号；加上同步信号及训 练序列后，再通过数字信号处理器发出。0FDM数据帧和新的数据帧所在的两路信号分别经 过一个调制系统，先经过数模转换器变为模拟信号，每一路模拟信号经过LED驱动电路放 大后，直接输出给LED光源进行调制，最终形成可见光信号。 如图2所示，收端包括光探测器、模数转换器和一个第二数字信号处理器，所述光 探测器的个数和发端的可见光信号路数相同，每个光探测器对应一个模数转换器。第二数 字信号处理器中包括信道估计及信号分离模块、信号叠加模块、0FDM解码模块和相移模块。 每个光探测器探测到发端发来混叠的光信号，将光信号分别通过模数转换器转换 为数字信号，共同送入信道估计及信号分离模块，分离出两路独立信号，其中一路独立信号 是在发端形成0FDM数据帧的信号，另一路信号是进行希尔伯特变换后的信号。将进行希尔 伯特变换后的信号通过相移模块进行90度相移后，再与0FDM数据帧形成的信号在信号叠 加模块中叠加，叠加后的信号通过0FDM解码模块进行0FDM解码，形成有效的接收信号输 出，完成接收过程。 实际操作中，发端可以使用更多光源，只需要将现有发端的系统设置为同样的多 个即可发送多对光信号；与此相对应的收端，光探测器的个数和发端的可见光信号路数相 同，每个光探测器对应一个模数转换器，但是只需要一个第二数字信号处理器。第二数字信 号处理器将收到的数字信号分为两组，一组为所有0FDM数据帧的信号的叠加，简称第一组 信号；另一组为希尔伯特变化后的信号的叠加，简称第二组信号，然后将第二组信号的数据 进行90度相移，再于第一组信号叠加，之后再进行0FDM解码。 以两路光信号为例，两路信号的性质原理如下： 对于每个符号为N点时0FDM直接调试编码的系统，首先需要对基带信号序列进行 相应的星座映射，再将相应的数据点填入发送符号1到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于希尔伯特编码的可见光通信方法，包括发端和收端，其特征在于：发端将待传送的数据流进行OFDM编码，形成OFDM数据帧，OFDM数据帧的每个符号进行希尔伯特变换，形成新的数据帧，两路数据帧分别通过调制形成两路可见光信号同时发送；收端接收两路信号光后，分离出两路独立的信号，将希尔伯特变换形成的信号进行90度相移后，再与OFDM数据帧形成的信号叠加，并对叠加后的信号进行OFDM解码，形成有效的接收信号输出。

【技术特征摘要】
1. 一种基于希尔伯特编码的可见光通信方法，包括发端和收端，其特征在于： 发端将待传送的数据流进行OFDM编码，形成OFDM数据帧，OFDM数据帧的每个符号进 行希尔伯特变换，形成新的数据帧，两路数据帧分别通过调制形成两路可见光信号同时发 送； 收端接收两路信号光后，分离出两路独立的信号，将希尔伯特变换形成的信号进行90 度相移后，再与OFDM数据帧形成的信号叠加，并对叠加后的信号进行OFDM解码，形成有效 的接收信号输出。2. 如权利要求1所述基于希尔伯特编码的可见光通信方法，其特征在于：所述发端为 多对可见光信号发送，每对为所述两路可见光信号。3. 如权利要求1所述基于希尔伯特编码的可见光通信方法，其特征在于：所述发端将 待传送的数据流形成OFDM数据帧，具体方式为，对随机序列进行星座图映射编码，对星座 图映射数据流进行OFDM编码，形成多个OFDM符号，将多个OFDM符号形成OFDM数据帧，OFDM 数据帧还要加上同...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨超，陈义钦，杨奇，张大卫，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院，
类型：发明
国别省市：湖北;42