一种基于EVM的可见光实时通信定位方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于EVM的可见光实时通信定位方法及系统，基于DCO

【技术实现步骤摘要】
一种基于EVM的可见光实时通信定位方法及系统


[0001]本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种基于EVM的可见光实时通信定位方法及系统。

技术介绍

[0002]随着5G网络的快速推进，针对下一代无线通信的研究已经提上日程。可见光通信(Visible Light Communication，VLC)由于其低成本、低功耗、高抗干扰能力等优势成为无线通信研究的热点之一。此外，其丰富的带宽资源，是解决目前无线频谱资源紧缺的有效方案之一。将正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)应用于可见光通信，可以降低传输链路多径引起的码间干扰，提高系统传输速率。可见光OFDM通信方式包括直流偏置光正交频分复用(Direct Current
‑
biased Optical Orthogonal Frequency Div
‑
ision Multiplexing，DCO
‑
OFDM)和非对称剪切光正交频分复用技术(Asymmetr
‑
ically Clipped Optical
‑
Orthogonal Frequency Division Multiplexing，ACO
‑
OFDM)，针对VLCP系统资源分配等问题，现有技术利用OFDM在同一频段实现可见光通信和定位，使用数据序列的功率作为度量来估计传输距离，从而减小定位误差。另外，现有技术还提出了一种低复杂度次优子载波方法，并利用序列二次规划(The Sequential Quadratic Programming，SQP)方法解决非线性功率分配问题，可以有效提高VLCP系统的速率和定位精度。但这些工作的重点主要集中在优化VLC系统和VLP系统的资源分配上，并没有进一步提高对信道估计的合理性，从而导致提升的效果有限。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本专利技术提供了一种基于EVM的可见光实时通信定位方法及系统，系统采用DCO
‑
OFDM调制方式。除通信外，可见光还被广泛应用于室内定位，可见光定位(Visible Light Positioning，VLP)具有低成本、低功耗、高稳定性和高精度的特点，还可以兼顾照明功能。将通信功能和定位功能融合的一体化可见光系统更贴近实际的应用场景。其中，VLCP系统是将VLC系统和VLP系统融合，通过对资源的合理分配实现通信性能和定位性能的优化，具体包括：
[0004]一种基于EVM的可见光实时通信定位方法，所述基于EVM的可见光实时通信定位方法基于EVM的可见光实时通信定位系统实现，所述基于EVM的可见光实时通信定位系统包括发送端和PD接收端；所述方法包括如下步骤：
[0005]S1、发送端根据预设的资源分配方案将通信信息和预设的定位信息分别调制到对应的子载波上；
[0006]S2、发送端对承载所述通信信息和预设的定位信息的子载波进行数据处理，数据处理后的子载波通过直流偏置驱动LED发出可见光信号；
[0007]S3、PD接收端接收所述可见光信号并将所述可见光信号转化为电信号；
[0008]S4、PD接收端将所述电信号的时域信号转化为频域信号，对所述频域信号进行均
衡处理；
[0009]S5、PD接收端对均衡处理后的频域信号进行误差矢量幅度计算，得到新的资源分配方案，同时提取通信信息和PD接收端的定位信息；
[0010]S6、PD接收端将新的资源分配方案替换为所述预设的资源分配方案，然后重复执行S1；
[0011]同时，将PD接收端将定位信息通过定位算法模块进行解密并输出。
[0012]优选的，所述S1的发送端根据预设的资源分配方案将通信信息和预设的定位信息分别调制到对应的子载波上上包括：
[0013]S101、判断通信信息是否为初始通信信息，若为初始通信信息，对通信信息和预设的定位信息进行4QAM调制，否则，对通信信息和预设的定位信息按照预设的资源分配方案进行调制；
[0014]S102、对调制后的通信信息和预设的定位信息进行厄米特对称；
[0015]S103、厄米特对称后的通信信息通过逆快速傅里叶算法调制到对应的子载波上；
[0016]进行厄米特对称后的预设的定位信息通过逆快速傅里叶算法调制到对应的子载波上。
[0017]优选的，所述S2的发送端对承载所述通信信息和预设的定位信息的子载波进行数据处理，数据处理后的子载波通过直流偏置驱动LED发出可见光信号包括：
[0018]S201、对承载所述通信信息和预设的定位信息的子载波的数据进行数模转换，将数字信号转换为模拟信号；
[0019]S202、携带模拟信号的子载波通过直流偏置驱动LED发出可见光信号。
[0020]优选的，所述S3的所述PD接收端包括：水平PD0和倾斜PD
i
(i＝1，2，3，4)；
[0021]所述PD接收端的布局方法包括：
[0022]设置水平PD0为所述PD接收端的中心位置，设置所述水平PD0的位置坐标为(x
R
，y
R
，z
R
)，设置倾斜PD
i
的位置坐标为(x
Ri
，y
Ri
，z
Ri
)，
[0023]其中，x
Ri
＝x
R
+l cosαcosω
i
，y
Ri
＝y
R
+l cosαsinω
i
，z
Ri
＝z
R
+lsinα；
[0024]其中，通过PD
i
中心且垂直于x轴的直线为p，l表示PD
i
中心到直线p与倾斜平面平行的线段，α表示PD
i
的仰角(0
°
≤α＜90
°
)，ω
i
表示PD0与PD
i
的连线在xoy平面的投影与x轴正方向的夹角，其中，ω1＝0
°
，ω2＝90
°
，ω3＝180
°
，ω4＝270
°
。
[0025]优选的，所述S6的PD接收端将新的资源分配方案替换为所述预设的资源分配方案，然后重复执行S1，同时，所述PD接收端将定位信息通过定位算法模块进行解密并输出包括：
[0026]S601、根据目标BER确定QAM网格表；
[0027]接收端每接收一组OFDM符号，进行一次EVM计算，其中每组OFDM符号包括N
b
×
1000个OFDM符号；
[0028]其中，N
b
为每个OFDM符号的总块数，N
b
＝K/b，N
b...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于EVM的可见光实时通信定位方法，其特征在于，所述基于EVM的可见光实时通信定位方法基于EVM的可见光实时通信定位系统实现，所述基于EVM的可见光实时通信定位系统包括发送端和PD接收端；所述方法包括如下步骤：S1、发送端根据预设的资源分配方案将通信信息和预设的定位信息分别调制到对应的子载波上；S2、发送端对承载所述通信信息和预设的定位信息的子载波进行数据处理，数据处理后的子载波通过直流偏置驱动LED发出可见光信号；S3、PD接收端接收所述可见光信号并将所述可见光信号转化为电信号；S4、PD接收端将所述电信号的时域信号转化为频域信号，对所述频域信号进行均衡处理；S5、PD接收端对均衡处理后的频域信号进行误差矢量幅度计算，得到新的资源分配方案，同时提取通信信息和PD接收端的定位信息；S6、PD接收端将新的资源分配方案替换为所述预设的资源分配方案，然后重复执行S1；同时，将PD接收端将定位信息通过定位算法模块进行解密并输出。2.根据权利要求1所述的一种基于EVM的可见光实时通信定位方法，其特征在于，所述S1的发送端根据预设的资源分配方案将通信信息和预设的定位信息分别调制到对应的子载波上上包括：S101、判断通信信息是否为初始通信信息，若为初始通信信息，对通信信息和预设的定位信息进行4QAM调制，否则，对通信信息和预设的定位信息按照预设的资源分配方案进行调制；S102、对调制后的通信信息和预设的定位信息进行厄米特对称；S103、厄米特对称后的通信信息通过逆快速傅里叶算法调制到对应的子载波上；进行厄米特对称后的预设的定位信息通过逆快速傅里叶算法调制到对应的子载波上。3.根据权利要求1所述的基于EVM的可见光通电定位方法，其特征在于，所述S2的发送端对承载所述通信信息和预设的定位信息的子载波进行数据处理，数据处理后的子载波通过直流偏置驱动LED发出可见光信号包括：S201、对承载所述通信信息和预设的定位信息的子载波的数据进行数模转换，将数字信号转换为模拟信号；S202、携带模拟信号的子载波通过直流偏置驱动LED发出可见光信号。4.根据权利要求1所述的一种基于EVM的可见光实时通信定位方法，其特征在于，所述S3的所述PD接收端包括：水平PD0和倾斜PD
i
(i＝1，2，3，4)；所述PD接收端的布局方法包括：设置水平PD0为所述PD接收端的中心位置，设置所述水平PD0的位置坐标为(x
R
，y
R
，z
R
)，设置倾斜PD
i
的位置坐标为(x
Ri
，y
Ri
，z
Ri
)，其中，x
Ri
＝x
R
+l cosαcosω
i
，y
Ri
＝y
R
+l cosαsinω
i
，z
Ri
＝z
R
+lsinα；其中，通过PD
i
中心且垂直于x轴的直线为p，l表示PD
i
中心到直线p与倾斜平面平行的线段，α表示PD
i
的仰角(0
°
≤α＜90
°
)，ω
i
表示PD0与PD
i
的连线在xoy平面的投影与x轴正方向的夹角，其中，ω1＝0
°
，ω2＝90
°
，ω3＝180
°
，ω4＝270
°
。5.根据权利要求2所述一种基于EVM的可见光实时通信定位方法，其特征在于，所述S6
的PD接收端将新的资源分配方案替换为所述预设的资源分配方案，然后重复执行S1，同时，所述PD接收端将定位信息通过定位算法模块进行解密并输出包括：S601、根据目标BER确定QAM网格表；接收端每接收一组OFDM符号，进行一次EVM计算，其中每组OFDM符号包括N
b
×
1000个OFDM符号；其中，N
b
为每个OFDM符号的总块数，N
...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯莉芳，王玮，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：