CN103414514A - 基于ofdm调制编码和分频接收的可见光通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于OFDM调制编码和分频接收的可见光通信系统及方法，涉及可见光通信领域，该可见光通信系统包括发送端和接收端，发送端包括依次连接的第一数字信号处理器、数模转换器、LED驱动电路和单芯片LED，接收端包括凸透镜、二向分束器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一模数转换器、第二模数转换器和第二数字信号处理器，凸透镜通过空间光路与二向分束器相连，第一模数转换器、第二模数转换器均与第二数字信号处理器相连。本发明使得调制的电信号和光信号能量合理分布在接收信号的各个频段当中，使接收到的信号在保持高带宽的条件下能量得到有效利用，提高接收信号的功率以增加系统的信噪比，提升系统的性能。

Description

基于OFDM调制编码和分频接收的可见光通信系统及方法

技术领域

本发明涉及可见光通信领域，特别是涉及一种基于OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）调制编码和分频接收的可见光通信系统及方法。

背景技术

随着LED（Light Emitting Diode，发光二极管）技术的不断发展，使得白光LED具有驱动电压低、功耗低、使用寿命长等优点，成为了一种绿色的照明器件，被视为下一代节能环保型照明设备。由于白光LED具有很高的响应灵敏度，因此可以被用于进行高速的数据通信。VLC（Visible Light Communications，可见光通信）就是在白光LED技术的基础上发展起来的新型的无线光通信技术。总体上来说，LED可分为单芯片型和多芯片型两种类型。多芯片型LED是一种同时驱动RGB（Red、Green、Blue，红、绿、蓝）三基色三个芯片发光并混色以产生白光的LED，而单芯片型LED一种是利用蓝光作为激励光源，激发荧光体产生黄光，产生的黄光同蓝光混色以产生白光的LED。由于三芯片型的LED驱动电路复杂，芯片成本较高，因此多用于显示技术之中。而单芯片的LED驱动简单，成本低廉，因此多用于照明技术之中。因此基于照明技术的可见光通信技术中也多采用单芯片的LED作为光源。

由于单芯片产生黄光是由蓝光激发荧光粉产生，而由于荧光粉的迟滞效应，使得最后输出的白光带宽受到了极大的限制。在可见光通信技术中通常采用蓝光滤波的方法来解决这个问题，单纯的蓝光带宽不受荧光粉迟滞效应的影响，通常为5-6倍的激发黄光的带宽。然而由于滤除的黄光，通常占据白光能量的80-90%，使得接收到的大部分光信号能量未得到有效的利用，信号的信噪比和传输距离受到了较大的限制，从而影响实际系统的性能。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种基于OFDM调制编码和分频接收的可见光通信系统及方法，使得调制的电信号和光信号能量合理分布在接收信号的各个频段当中，使接收到的信号在保持高带宽的条件下能量得到有效利用，进而提高接收信号的功率以增加系统的信噪比，最终提升系统的性能。

本发明提供一种基于OFDM调制编码和分频接收的可见光通信系统，包括发送端和接收端，发送端包括依次连接的第一数字信号处理器、数模转换器、LED驱动电路和单芯片LED，接收端包括凸透镜、二向分束器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一模数转换器、第二模数转换器和第二数字信号处理器，凸透镜通过空间光路与二向分束器相连，二向分束器通过空间光路分别与第一光电探测器、第二光电探测器相连，第一光电探测器通过第一模数转换器与第二数字信号处理器相连，第二光电探测器通过第二模数转换器与第二数字信号处理器相连；

在发送端，第一数字信号处理器对传输数据进行特定的OFDM编码：可见光包括蓝光和黄光，假设黄光可用带宽的截止频率为f1，蓝光可用带宽的截止频率为f2，单位为赫兹，将单芯片LED可使用的频段分为低频段和高频段：低频段为0-f1，高频段为f1-f2，单位为赫兹，将原始数据分为两路信号，采用相同的采样率分别对两路信号进行独立的OFDM编码，该采样率的数值与f2的数值相同，单位为采样点/秒，并且每个符号也包含同样多的子载波个数N，N为2的正整数次幂，使得这两路独立信号仍然保持正交性，不同在于：一路信号OFDM编码仅填充低频段部分，而另一路信号OFDM编码仅填充高频段部分；第一数字信号处理器完成OFDM编码后，在保证低频段信号调制深度的条件下，调整低频段和高频段两个频段上OFDM可见光信号的功率谱大小，使高频段功率谱大于低频段功率谱，第一数字信号处理器完成能量分配后，将两段独立的信号叠加后输出，第一数字信号处理器输出的数字信号经过数模转换器变成模拟的电信号，数模转换器的采样率的数值与f2的数值相同，单位为采样点/秒，该模拟信号经LED驱动电路放大后直接输出给单芯片LED进行调制，单芯片LED产生携带调制信号的信息的光信号：单芯片LED中含有荧光粉，单芯片LED对两段独立的模拟的电信号同时进行光电转换，直接输出蓝光信号，一部分蓝光信号入射到单芯片LED的荧光粉中，该部分蓝光信号变成黄光信号，荧光粉滤除黄光信号中的高频部分，仅保留黄光信号中的低频部分，另一部分蓝光信号与该黄光信号合成白光信号，单芯片LED将白光信号发送出去，进行可见光信号的传输；

在接收端，对可见光信号进行接收解调：首先使用凸透镜对接收到的白光信号进行汇聚，得到白光信号，汇聚的白光信号通过二向分束器，二向分束器将白光信号分成黄光信号和蓝光信号，使得蓝光完全反射，黄光完全透射，这时黄光信号携带主要低频段信号，蓝光信号携带主要高频段信号，黄光信号进入第一光电探测器进行光电转换，蓝光信号进入第二光电探测器进行光电转换，第一光电探测器输出的模拟信号进入第一模数转换器进行模数转换，第二光电探测器输出的模拟信号进入第二模数转换器进行模数转换，第一模数转换器、第二模数转换器的采样率的数值均为f2的数值的整数倍，单位均为采样点/秒，从而完成模拟信号的接收过程；最终第一模数转换器、第二模数转换器输出的数字信号进入第二数字信号处理器分别进行OFDM数字解调，对黄光频段，OFDM数字解调完成后仅取低频段信号为有效信号，恢复原始信号；对蓝光频段，OFDM数字解调完成后仅取高频段为有效信号，恢复原始信号，完成可见光的接收；第二数字信号处理器进行OFDM数字解调时，采样率的数值均与f2的数值相同，单位均为采样点/秒，符号的子载波个数为N。

在上述技术方案的基础上，所述第一数字信号处理器对低频段信号进行调制编码的阶数大于对高频段信号进行调制编码的阶数。

在上述技术方案的基础上，所述第一数字信号处理器对低频段信号进行调制编码的阶数比对高频段信号进行调制编码的阶数大2～4阶。

在上述技术方案的基础上，所述第一数字信号处理器调整低频段和高频段两个频段上OFDM可见光信号的功率谱大小，使高频段功率谱大于低频段功率谱4～6db。

在上述技术方案的基础上，所述二向分束器是一种镀膜的光学器件，当入射光的波长小于特定波长时，入射光的光波完全反射；当入射光的波长大于特定波长时，入射光的光波完全透射；附加可见光的增透膜时，透光率达99%以上。

本发明还提供一种应用上述可见光通信系统的基于OFDM调制编码和分频接收的可见光通信方法，包括以下步骤：

在发送端，第一数字信号处理器对传输数据进行特定的OFDM编码：可见光包括蓝光和黄光，假设黄光可用带宽的截止频率为f1，蓝光可用带宽的截止频率为f2，单位为赫兹，将单芯片LED可使用的频段分为低频段和高频段：低频段为0-f1，高频段为f1-f2，单位为赫兹，将原始数据分为两路信号，采用相同的采样率分别对两路信号进行独立的OFDM编码，该采样率的数值与f2的数值相同，单位为采样点/秒，并且每个符号也包含同样多的子载波个数N，N为2的正整数次幂，使得这两路独立信号仍然保持正交性，不同在于：一路信号OFDM编码仅填充低频段部分，而另一路信号OFDM编码仅填充高频段部分；第一数字信号处理器完成OFDM编码后，在保证低频段信号调制深度的条件下，调整低频段和高频段两个频段上OFDM可见光信号的功率谱大小，使高频段功率谱大于低频段功率谱，第一数字信号处理器完成能量分配后，将两段独立的信号叠加后输出，第一数字信号处理器输出的数字信号经过数模转换器变成模拟的电信号，数模转换器的采样率的数值与f2的数值相同，单位为采样点/秒，该模拟信号经LED驱动电路放大后直接输出给单芯片LED进行调制，单芯片LED产生携带调制信号的信息的光信号：单芯片LED中含有荧光粉，单芯片LED对两段独立的模拟的电信号同时进行光电转换，直接输出蓝光信号，一部分蓝光信号入射到单芯片LED的荧光粉中，该部分蓝光信号变成黄光信号，荧光粉滤除黄光信号中的高频部分，仅保留黄光信号中的低频部分，另一部分蓝光信号与该黄光信号合成白光信号，单芯片LED将白光信号发送出去，进行可见光信号的传输；

在接收端，对可见光信号进行接收解调：首先使用凸透镜对接收到的白光信号进行汇聚，得到白光信号，汇聚的白光信号通过二向分束器，二向分束器将白光信号分成黄光信号和蓝光信号，使得蓝光完全反射，黄光完全透射，这时黄光信号携带主要低频段信号，蓝光信号携带主要高频段信号，黄光信号进入第一光电探测器进行光电转换，蓝光信号进入第二光电探测器进行光电转换，第一光电探测器输出的模拟信号进入第一模数转换器进行模数转换，第二光电探测器输出的模拟信号进入第二模数转换器进行模数转换，第一模数转换器、第二模数转换器的采样率的数值均为f2的数值的整数倍，单位均为采样点/秒，从而完成模拟信号的接收过程；最终第一模数转换器、第二模数转换器输出的数字信号进入第二数字信号处理器分别进行OFDM数字解调，对黄光频段，OFDM数字解调完成后仅取低频段信号为有效信号，恢复原始信号；对蓝光频段，OFDM数字解调完成后仅取高频段为有效信号，恢复原始信号，完成可见光的接收；第二数字信号处理器进行OFDM数字解调时，采样率的数值均与f2的数值相同，单位均为采样点/秒，符号的子载波个数为N。

在上述技术方案的基础上，所述第一数字信号处理器对低频段信号进行调制编码的阶数大于对高频段信号进行调制编码的阶数。

在上述技术方案的基础上，所述第一数字信号处理器对低频段信号进行调制编码的阶数比对高频段信号进行调制编码的阶数大2～4阶。

在上述技术方案的基础上，所述第一数字信号处理器调整低频段和高频段两个频段上OFDM可见光信号的功率谱大小，使高频段功率谱大于低频段功率谱4～6db。

在上述技术方案的基础上，所述二向分束器是一种镀膜的光学器件，当入射光的波长小于特定波长时，入射光的光波完全反射；当入射光的波长大于特定波长时，入射光的光波完全透射；附加可见光的增透膜时，透光率达99%以上。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明充分利用OFDM调制编码的特点，使得调制的电信号和光信号能量合理分布在接收信号的各个频段当中，使接收到的信号在保持高带宽的条件下能量得到有效利用，进而提高接收信号的功率以增加系统的信噪比，最终提升系统的性能。

附图说明

图1是本发明实施例中可见光通信系统发送端的结构框图。

图2是本发明实施例中可见光通信系统接收端的结构框图。

图3是本发明实施例中可见光通信系统发送端的频谱示意图。

附图标记：1—第一数字信号处理器，2—数模转换器，3—LED驱动电路，4—单芯片LED，5—凸透镜，6—二向分束器，7—第一光电探测器，8—第二光电探测器，9—第一模数转换器，10—第二模数转换器，11—第二数字信号处理器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明实施例提供一种基于OFDM调制编码和分频接收的可见光通信系统，包括发送端和接收端，参见图1所示，发送端包括依次连接的第一数字信号处理器1、数模转换器2、LED驱动电路3和单芯片LED4，参见图2所示，接收端包括凸透镜5、二向分束器6、第一光电探测器7、第二光电探测器8、第一模数转换器9、第二模数转换器10和第二数字信号处理器11，凸透镜5通过空间光路与二向分束器6相连，二向分束器6通过空间光路分别与第一光电探测器7、第二光电探测器8相连，第一光电探测器7通过第一模数转换器9与第二数字信号处理器11相连，第二光电探测器8通过第二模数转换器10与第二数字信号处理器11相连。凸透镜5可以使得第一光电探测器7、第二光电探测器8在有效的面积内接收到更多的光信号，同时汇聚的小光斑也便于第一光电探测器7、第二光电探测器8接收。二向分束器6是一种镀膜的光学器件，当入射光的波长小于特定波长时，入射光的光波完全反射；当入射光的波长大于特定波长时，入射光的光波完全透射，附加可见光的增透膜时，透光率可达99%以上。

基于上述可见光通信系统，本发明实施例还提供一种基于OFDM调制编码和分频接收的可见光通信方法，包括以下步骤：

在发送端，第一数字信号处理器1对传输数据进行特定的OFDM编码：通常情况下，可见光包括蓝光和黄光，假设黄光可用带宽的截止频率为f1，蓝光可用带宽的截止频率为f2，单位为赫兹，一般3dB带宽为2-3MHz左右，10dB带宽约为10MHz左右，对于使用OFDM调制编码的信号而言，在进行功率预均衡的条件下，黄光可用带宽的截止频率f1一般在10dB以上，蓝光可用带宽的截止频率f2一般为黄光可用带宽的截止频率f1的4-5倍，根据单芯片LED4的特点，将单芯片LED4可使用的频段分为低频段和高频段：低频段为0-f1，高频段为f1-f2，单位为赫兹，将原始数据分为两路信号，采用相同的采样率对两路信号分别进行独立的OFDM编码，该采样率的数值与f2的数值相同，单位为采样点/秒，并且每个符号也包含同样多的子载波个数N，N为2的正整数次幂，使得这两路独立信号仍然保持正交性，不同在于：一路信号OFDM编码仅填充低频段部分，而另一路信号OFDM编码仅填充高频段部分。

根据LED白光组成的特点（黄光占总能量的80-90%，蓝光占总能量的10-20%）和多阶调制信噪比的要求（调制阶数每提高一级信噪比要求提高约2-4dB），第一数字信号处理器1对低频段信号进行调制编码的阶数比对高频段信号进行调制编码的阶数大2～4阶，例如：3阶。一般情况下，第一数字信号处理器1可以对低频段信号进行32QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制）、64QAM或更高阶数的OFDM编码，对高频段信号则进行相对较低阶的OFDM编码，例如16QAM、4QAM或更低阶数的OFDM编码等。

第一数字信号处理器1完成OFDM编码后，在保证低频段信号调制深度的条件下，调整低频段和高频段两个频段上OFDM可见光信号的功率谱大小，使高频段功率谱大于低频段功率谱4～6db，参见图3所示，既能满足黄光在低频段调制深度的要求，也能使得蓝光在高频段接收时能量不会损耗，第一数字信号处理器1完成能量分配后，将两段独立的信号叠加后输出，第一数字信号处理器1输出的数字信号经过数模转换器2变成模拟信号，数模转换器2的采样率的数值与f2的数值相同，单位为采样点/秒，该模拟信号经LED驱动电路3放大后直接输出给单芯片LED4进行调制，单芯片LED4产生携带调制信号的信息的光信号：单芯片LED4中含有荧光粉，单芯片LED4对两段独立的模拟的电信号同时进行光电转换，直接输出蓝光信号，一部分蓝光信号入射到单芯片LED4的荧光粉中，该部分蓝光信号变成黄光信号，荧光粉滤除黄光信号中的高频部分，仅保留黄光信号中的低频部分；由于光电转换的带宽较大，不会影响另一部分蓝光信号的频谱，因此另一部分蓝光信号的功率谱基本同发送的电信号功率谱一致，另一部分蓝光信号与该黄光信号合成白光信号，单芯片LED4将白光信号发送出去，进行可见光信号的传输。

在接收端，对可见光信号进行接收解调：首先使用凸透镜5对接收到的白光信号进行汇聚，得到白光信号，汇聚的白光信号通过二向分束器6，二向分束器6将白光信号分成黄光信号和蓝光信号，使得蓝光完全反射，黄光完全透射，这时黄光信号携带主要低频段信号，蓝光信号携带主要高频段信号。黄光信号进入第一光电探测器7进行光电转换，蓝光信号进入第二光电探测器8进行光电转换，第一光电探测器7输出的模拟信号进入第一模数转换器9进行模数转换，第二光电探测器8输出的模拟信号进入第二模数转换器10进行模数转换，第一模数转换器9、第二模数转换器10的采样率的数值均为f2的数值的整数倍，单位均为采样点/秒，从而完成模拟信号的接收过程。

最终第一模数转换器9、第二模数转换器10输出的数字信号进入第二数字信号处理器11分别进行OFDM数字解调，对黄光频段，OFDM数字解调完成后仅取低频段信号为有效信号，恢复原始信号；对蓝光频段，OFDM数字解调完成后仅取高频段为有效信号，恢复原始信号，完成可见光的接收。第二数字信号处理器11进行OFDM数字解调时，采样率的数值均与f2的数值相同，单位均为采样点/秒，符号的子载波个数为N。

对黄光频段而言，由于迟滞效应的影响，高频段调制信号被完全滤波，即全部的黄光能量仅传输低频段电信号；对蓝光频段而言，电信号传输不受影响，但是，由于在发端功率谱进行了调节，低频段信号的能量远小于高频段能量，对于接收信号而言，低频段信号几乎可以忽略不计，即全部蓝光能量仅传输高频段信号，从而使得接收到的光信号能量充分得到利用，而没有损耗。

由于低频段信号能量远小于高频段能量，高频段信号的信噪比得到最大的提升，同时由于OFDM子载波（不同频率的射频载波）的正交性，低频段信号不会影响高频段信号的接收，因此高频段信号是能够保证其完整性，最终将两路信号解调得到的原始数据重新恢复，完成可见光的接收。

本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型属在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种基于OFDM调制编码和分频接收的可见光通信系统，包括发送端和接收端，其特征在于：所述发送端包括依次连接的第一数字信号处理器（1）、数模转换器（2）、LED驱动电路（3）和单芯片LED（4），接收端包括凸透镜（5）、二向分束器（6）、第一光电探测器（7）、第二光电探测器（8）、第一模数转换器（9）、第二模数转换器（10）和第二数字信号处理器（11），凸透镜（5）通过空间光路与二向分束器（6）相连，二向分束器（6）通过空间光路分别与第一光电探测器（7）、第二光电探测器（8）相连，第一光电探测器（7）通过第一模数转换器（9）与第二数字信号处理器（11）相连，第二光电探测器（8）通过第二模数转换器（10）与第二数字信号处理器（11）相连；

在发送端，第一数字信号处理器（1）对传输数据进行特定的OFDM编码：可见光包括蓝光和黄光，假设黄光可用带宽的截止频率为f1，蓝光可用带宽的截止频率为f2，单位为赫兹，将单芯片LED（4）可使用的频段分为低频段和高频段：低频段为0-f1，高频段为f1-f2，单位为赫兹，将原始数据分为两路信号，采用相同的采样率分别对两路信号进行独立的OFDM编码，该采样率的数值与f2的数值相同，单位为采样点/秒，并且每个符号也包含同样多的子载波个数N，N为2的正整数次幂，使得这两路独立信号仍然保持正交性，不同在于：一路信号OFDM编码仅填充低频段部分，而另一路信号OFDM编码仅填充高频段部分；第一数字信号处理器（1）完成OFDM编码后，在保证低频段信号调制深度的条件下，调整低频段和高频段两个频段上OFDM可见光信号的功率谱大小，使高频段功率谱大于低频段功率谱，第一数字信号处理器（1）完成能量分配后，将两段独立的信号叠加后输出，第一数字信号处理器（1）输出的数字信号经过数模转换器（2）变成模拟的电信号，数模转换器（2）的采样率的数值与f2的数值相同，单位为采样点/秒，该模拟信号经LED驱动电路（3）放大后直接输出给单芯片LED（4）进行调制，单芯片LED（4）产生携带调制信号的信息的光信号：单芯片LED（4）中含有荧光粉，单芯片LED（4）对两段独立的模拟的电信号同时进行光电转换，直接输出蓝光信号，一部分蓝光信号入射到单芯片LED（4）的荧光粉中，该部分蓝光信号变成黄光信号，荧光粉滤除黄光信号中的高频部分，仅保留黄光信号中的低频部分，另一部分蓝光信号与该黄光信号合成白光信号，单芯片LED（4）将白光信号发送出去，进行可见光信号的传输；

在接收端，对可见光信号进行接收解调：首先使用凸透镜（5）对接收到的白光信号进行汇聚，得到白光信号，汇聚的白光信号通过二向分束器（6），二向分束器（6）将白光信号分成黄光信号和蓝光信号，使得蓝光完全反射，黄光完全透射，这时黄光信号携带主要低频段信号，蓝光信号携带主要高频段信号，黄光信号进入第一光电探测器（7）进行光电转换，蓝光信号进入第二光电探测器（8）进行光电转换，第一光电探测器（7）输出的模拟信号进入第一模数转换器（9）进行模数转换，第二光电探测器（8）输出的模拟信号进入第二模数转换器（10）进行模数转换，第一模数转换器（9）、第二模数转换器（10）的采样率的数值均为f2的数值的整数倍，单位均为采样点/秒，从而完成模拟信号的接收过程；最终第一模数转换器（9）、第二模数转换器（10）输出的数字信号进入第二数字信号处理器（11）分别进行OFDM数字解调，对黄光频段，OFDM数字解调完成后仅取低频段信号为有效信号，恢复原始信号；对蓝光频段，OFDM数字解调完成后仅取高频段为有效信号，恢复原始信号，完成可见光的接收；第二数字信号处理器（11）进行OFDM数字解调时，采样率的数值均与f2的数值相同，单位均为采样点/秒，符号的子载波个数为N。

2.如权利要求1所述的基于OFDM调制编码和分频接收的可见光通信系统，其特征在于：所述第一数字信号处理器（1）对低频段信号进行调制编码的阶数大于对高频段信号进行调制编码的阶数。

3.如权利要求2所述的基于OFDM调制编码和分频接收的可见光通信系统，其特征在于：所述第一数字信号处理器（1）对低频段信号进行调制编码的阶数比对高频段信号进行调制编码的阶数大2～4阶。

4.如权利要求1至3中任一项所述的基于OFDM调制编码和分频接收的可见光通信系统，其特征在于：所述第一数字信号处理器（1）调整低频段和高频段两个频段上OFDM可见光信号的功率谱大小，使高频段功率谱大于低频段功率谱4～6db。

5.如权利要求1至3中任一项所述的基于OFDM调制编码和分频接收的可见光通信系统，其特征在于：所述二向分束器（6）是一种镀膜的光学器件，当入射光的波长小于特定波长时，入射光的光波完全反射；当入射光的波长大于特定波长时，入射光的光波完全透射；附加可见光的增透膜时，透光率达99%以上。

6.应用权利要求1所述可见光通信系统的基于OFDM调制编码和分频接收的可见光通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

在发送端，第一数字信号处理器（1）对传输数据进行特定的OFDM编码：可见光包括蓝光和黄光，假设黄光可用带宽的截止频率为f1，蓝光可用带宽的截止频率为f2，单位为赫兹，将单芯片LED（4）可使用的频段分为低频段和高频段：低频段为0-f1，高频段为f1-f2，单位为赫兹，将原始数据分为两路信号，采用相同的采样率分别对两路信号进行独立的OFDM编码，该采样率的数值与f2的数值相同，单位为采样点/秒，并且每个符号也包含同样多的子载波个数N，N为2的正整数次幂，使得这两路独立信号仍然保持正交性，不同在于：一路信号OFDM编码仅填充低频段部分，而另一路信号OFDM编码仅填充高频段部分；第一数字信号处理器（1）完成OFDM编码后，在保证低频段信号调制深度的条件下，调整低频段和高频段两个频段上OFDM可见光信号的功率谱大小，使高频段功率谱大于低频段功率谱，第一数字信号处理器（1）完成能量分配后，将两段独立的信号叠加后输出，第一数字信号处理器（1）输出的数字信号经过数模转换器（2）变成模拟的电信号，数模转换器（2）的采样率的数值与f2的数值相同，单位为采样点/秒，该模拟信号经LED驱动电路（3）放大后直接输出给单芯片LED（4）进行调制，单芯片LED（4）产生携带调制信号的信息的光信号：单芯片LED（4）中含有荧光粉，单芯片LED（4）对两段独立的模拟的电信号同时进行光电转换，直接输出蓝光信号，一部分蓝光信号入射到单芯片LED（4）的荧光粉中，该部分蓝光信号变成黄光信号，荧光粉滤除黄光信号中的高频部分，仅保留黄光信号中的低频部分，另一部分蓝光信号与该黄光信号合成白光信号，单芯片LED（4）将白光信号发送出去，进行可见光信号的传输；

在接收端，对可见光信号进行接收解调：首先使用凸透镜（5）对接收到的白光信号进行汇聚，得到白光信号，汇聚的白光信号通过二向分束器（6），二向分束器（6）将白光信号分成黄光信号和蓝光信号，使得蓝光完全反射，黄光完全透射，这时黄光信号携带主要低频段信号，蓝光信号携带主要高频段信号，黄光信号进入第一光电探测器（7）进行光电转换，蓝光信号进入第二光电探测器（8）进行光电转换，第一光电探测器（7）输出的模拟信号进入第一模数转换器（9）进行模数转换，第二光电探测器（8）输出的模拟信号进入第二模数转换器（10）进行模数转换，第一模数转换器（9）、第二模数转换器（10）的采样率的数值均为f2的数值的整数倍，单位均为采样点/秒，从而完成模拟信号的接收过程；最终第一模数转换器（9）、第二模数转换器（10）输出的数字信号进入第二数字信号处理器（11）分别进行OFDM数字解调，对黄光频段，OFDM数字解调完成后仅取低频段信号为有效信号，恢复原始信号；对蓝光频段，OFDM数字解调完成后仅取高频段为有效信号，恢复原始信号，完成可见光的接收；第二数字信号处理器（11）进行OFDM数字解调时，采样率的数值均与f2的数值相同，单位均为采样点/秒，符号的子载波个数为N。

7.如权利要求6所述的基于OFDM调制编码和分频接收的可见光通信方法，其特征在于：所述第一数字信号处理器（1）对低频段信号进行调制编码的阶数大于对高频段信号进行调制编码的阶数。

8.如权利要求7所述的基于OFDM调制编码和分频接收的可见光通信方法，其特征在于：所述第一数字信号处理器（1）对低频段信号进行调制编码的阶数比对高频段信号进行调制编码的阶数大2～4阶。

9.如权利要求6至8中任一项所述的基于OFDM调制编码和分频接收的可见光通信方法，其特征在于：所述第一数字信号处理器（1）调整低频段和高频段两个频段上OFDM可见光信号的功率谱大小，使高频段功率谱大于低频段功率谱4～6db。

10.如权利要求6至8中任一项所述的基于OFDM调制编码和分频接收的可见光通信方法，其特征在于：所述二向分束器（6）是一种镀膜的光学器件，当入射光的波长小于特定波长时，入射光的光波完全反射；当入射光的波长大于特定波长时，入射光的光波完全透射；附加可见光的增透膜时，透光率达99%以上。

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