CN103701528A - 一种兼容mimo和siso通信模式的可见光通信发射机与发射方法 - Google Patents

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Abstract

一种兼容MIMO和SISO通信模式的可见光通信发射机与发射方法，发射端采用由M×N个灯珠组成的照明LED，每个灯珠单独调制，并行传输的信号的每一帧用M×N的矩阵来表示，将所要发射的信息分为可以被SISO接收机和MIMO接受机接收的主要信息P，以及只能被MIMO接收机接收的次要信息S，在发射端将信息流进行串并转换使得所述主要信息P占据多路并行信号的一路，次要信息S占据其他多路，构造成M×N的规模，主要信息P放置在每一帧的M×N矩阵A的左上角位置，并对其进行反余弦变换构造成新的M×N矩阵B，将M×N矩阵B作为发射信息，逐个对应调制到M×N个LED灯珠上，即实现了可以兼容MIMO和SISO的发射机。

Description

一种兼容MIMO和SISO通信模式的可见光通信发射机与发射方法
技术领域
本发明属于可见光通信技术领域，特别涉及一种兼容MIMO和SISO通信模式的可见光通信发射机与发射方法。
背景技术
照明用LED具有转化效率高、节能省电、寿命长等优点；同时LED作为半导体器件具有高速调制特性，其发光强度能够随着输入电流的变化而高速变化，可以作为光通信的发射机。在频谱资源日益紧张、移动通信需求愈发强烈的当下，基于照明LED的可见光通信成为补充传统无线通信的有效手段之一。
现有用于照明的LED灯具通常使用多个灯珠组成，以实现更高的发光强度，一种示意图见图1，A、B、C、D分别表示四个LED灯珠。这种多灯珠的LED灯具恰好为MIMO可见光通信提供了发射机——每个灯珠独立调制和驱动，一个LED灯具可以实现多路并行传输。在接收端通常使用成像系统和光电接受阵列来精确区分每一路信号，以保证MIMO传输中子信道不会混叠，一种4×4的MIMO可见光通信系统示意图如图2所示。
可以发现，MIMO可见光通信系统充分利用了照明LED多光源的特点，复用空间维度，获得了更大的系统容量。但是，要注意照明LED各个灯珠发出的光在空间有明显的混叠，若要实现接收端各个子信道之间无混叠，须要使用成像系统和光电接受器阵列。这一定程度上增加了系统接收端的复杂性和成本。另一方面，SISO系统无需采用成像系统和光电接受阵列，SISO接收机检测整体光强，在各个灯珠发出的光混叠在一起的条件下，无法分别每个灯珠之间的区别，因此通常情况下各个灯珠整体调制，发射同样的信号。由于MIMO可见光通信系统和SISO可见光通信系统各自特点分明，接收机接收原理和关键部件明显不同，通常两套系统不能兼容。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种兼容MIMO和SISO通信模式的可见光通信发射机与发射方法，使得传统MIMO接收机和SISO接收机均可以接受该发射机发射的信号，MIMO接收机可以并行接受多路信号，SISO接收机可以接收单路信号。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种兼容MIMO和SISO通信模式的可见光通信发射机，发射端采用由M×N个灯珠组成的照明LED，每个灯珠单独调制，并行传输的信号的每一帧用M×N的矩阵来表示，将所要发射的信息分为可以被SISO接收机和MIMO接受机接收的主要信息P，以及只能被MIMO接收机接收的次要信息S，在发射端将信息流进行串并转换使得所述主要信息P占据多路并行信号的一路，次要信息S占据其他多路，构造成M×N的规模，主要信息P放置在每一帧的M×N矩阵A的左上角位置，并对其进行反余弦变换构造成新的M×N矩阵B，将M×N矩阵B作为发射信息，逐个对应调制到M×N个LED灯珠上，即实现了可以兼容MIMO和SISO的发射机。
本发明兼容MIMO和SISO通信模式的可见光通信发射方法，在发射端采用由M×N个灯珠组成的照明LED，每个灯珠单独调制，并行传输的信号的每一帧用M×N的矩阵来表示，将所要发射的信息分为可以被SISO接收机和MIMO接受机接收的主要信息P，以及只能被MIMO接收机接收的次要信息S，在发射端将信息流进行串并转换使得所述主要信息P占据多路并行信号的一路，次要信息S占据其他多路，构造成M×N的规模，主要信息P放置在每一帧的M×N矩阵A的左上角位置，并对其进行反余弦变换构造成新的M×N矩阵B，将M×N矩阵B作为发射信息，逐个对应调制到M×N个LED灯珠上。
在接收端，SISO接收机检测到矩阵B中各个元素之和，即所有灯珠的光强之和，矩阵B中各个元素的平均值等于主要信息P，由此即可以恢复出主要信息P。MIMO接收机通过成像系统获得没有相互混叠的子信道，从而检测出矩阵B中的各个元素，再对检测到的矩阵B做余弦变换即可以恢复出原始数据矩阵A，实现接收到主要信息P和各路次要信息S。
与现有技术相比，本发明通过对接收端发送的信息进行变换，实现了可以兼容SISO接收机和MIMO接收机的功能。通过这种兼容模式，使得系统组成方案更加灵活多样，低成本的SISO接收机能接收到主要信息，高成本的MIMO接收机能够通过空间复用接收到多路信息。
附图说明
图1是由4个灯珠组成的LED灯具示意图。
图2是一种4×4的MIMO可见光通信系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
本发明针对多个灯珠组成的照明LED实现，每个灯珠单独调制。假设需要传输的信息分成两类，一类是主要信息（用P表示），这类信息可以被SISO接收机和MIMO接受机接收；另一类是次要信息（用S表示），这类信息只能被MIMO接收机接收。假设LED灯由M×N个灯珠构成，并行传输的信号的每一帧可以用M×N的矩阵来表示。
在发射端，将信息流进行串并转换，其中主要信息占据多路并行信号的一路，次要信息占据其他多路，并构造成M×N的规模。将每一帧的M×N矩阵用A来表示，主要信息放置在A的左上角位置，如下式所示：
在发射端对A进行反余弦变换（IDFT），构造成新的M×N矩阵B，即B=IDFT(A)，如下式所示。
Figure BDA0000458311380000041
将M×N大小的矩阵B作为发射信息，逐个对应的调制到M×N个LED灯珠上，即实现了可以兼容MIMO和SISO的发射机方案。由于各个LED灯珠发出的光有明显混叠，对于不使用成像系统的SISO接收机，会检测到所有灯珠的光强之和，也就是矩阵B中各个元素之和。由于B=IDFT(A)，由反余弦变换的性质得：B中各个元素的平均值等于P（矩阵A的左上角元素），因此SISO接收机检测到的信息就是P，即可以恢复出主要信息。对于配备成像系统的MIMO接收机，它能够通过成像系统获得没有相互混叠的子信道，从而精确的检测出矩阵B中的各个元素。在接下来它只需要在后续数字处理中对检测到的矩阵B做余弦变换（DFT）即可以恢复出原始数据矩阵A，实现接收到主要信息和各路次要信息的功能。

Claims (4)

1.一种兼容MIMO和SISO通信模式的可见光通信发射机，发射端采用由M×N个灯珠组成的照明LED，每个灯珠单独调制，并行传输的信号的每一帧用M×N的矩阵来表示，其特征在于，将所要发射的信息分为可以被SISO接收机和MIMO接受机接收的主要信息P，以及只能被MIMO接收机接收的次要信息S，在发射端将信息流进行串并转换使得所述主要信息P占据多路并行信号的一路，次要信息S占据其他多路，构造成M×N的规模，主要信息P放置在每一帧的M×N矩阵A的左上角位置，并对其进行反余弦变换构造成新的M×N矩阵B，将M×N矩阵B作为发射信息，逐个对应调制到M×N个LED灯珠上，即实现了可以兼容MIMO和SISO的发射机。
2.一种兼容MIMO和SISO通信模式的可见光通信发射方法，其特征在于：在发射端采用由M×N个灯珠组成的照明LED，每个灯珠单独调制，并行传输的信号的每一帧用M×N的矩阵来表示，将所要发射的信息分为可以被SISO接收机和MIMO接受机接收的主要信息P，以及只能被MIMO接收机接收的次要信息S，在发射端将信息流进行串并转换使得所述主要信息P占据多路并行信号的一路，次要信息S占据其他多路，构造成M×N的规模，主要信息P放置在每一帧的M×N矩阵A的左上角位置，并对其进行反余弦变换构造成新的M×N矩阵B，将M×N矩阵B作为发射信息，逐个对应调制到M×N个LED灯珠上。
3.根据权利要求2所述兼容MIMO和SISO通信模式的可见光通信发射方法，其特征在于：在接收端，SISO接收机检测到矩阵B中各个元素之和，即所有灯珠的光强之和，矩阵B中各个元素的平均值等于主要信息P，由此即可以恢复出主要信息P。
4.根据权利要求2所述兼容MIMO和SISO通信模式的可见光通信发射方法，其特征在于：在接收端，MIMO接收机通过成像系统获得没有相互混叠的子信道，从而检测出矩阵B中的各个元素，再对检测到的矩阵B做余弦变换即可以恢复出原始数据矩阵A，实现接收到主要信息P和各路次要信息S。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104243033A (zh) * 2014-09-15 2014-12-24 东南大学 一种适用于可见光通信的空间调制发射方法
CN104243032A (zh) * 2014-08-26 2014-12-24 南京邮电大学 一种多入多出可见光通信系统的同步方法
CN106100727A (zh) * 2016-05-27 2016-11-09 清华大学 兼顾定位的可见光通信mimo系统
CN106130632A (zh) * 2016-06-28 2016-11-16 维沃移动通信有限公司 数据传输方法及电子设备
CN106253981A (zh) * 2016-07-26 2016-12-21 维沃移动通信有限公司 一种数据传输方法及第一电子设备
CN113411128A (zh) * 2021-05-28 2021-09-17 上海电机学院 一种基于可见光通信的多路并行数据传输装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080069561A1 (en) * 2004-08-10 2008-03-20 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Adaptive optical signal processing with multimode waveguides
CN101395875A (zh) * 2006-03-07 2009-03-25 艾利森电话股份有限公司 减少mimo通信系统中的反馈数据的方法和装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080069561A1 (en) * 2004-08-10 2008-03-20 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Adaptive optical signal processing with multimode waveguides
CN101395875A (zh) * 2006-03-07 2009-03-25 艾利森电话股份有限公司 减少mimo通信系统中的反馈数据的方法和装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIE ZHANG, ET AL.,: "Capacity of MIMO visible light communication channels", 《2012 IEEE PHOTONICS SOCIETY SUMMER TOPICAL MEETING》, 11 July 2012 (2012-07-11), pages 159 - 160 *
王旭颖,梁忠诚: "基于MIMO技术的可见光通信系统的研究", 《无线光通信》, no. 1, 15 January 2013 (2013-01-15), pages 56 - 59 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104243032A (zh) * 2014-08-26 2014-12-24 南京邮电大学 一种多入多出可见光通信系统的同步方法
CN104243033A (zh) * 2014-09-15 2014-12-24 东南大学 一种适用于可见光通信的空间调制发射方法
CN104243033B (zh) * 2014-09-15 2016-08-31 东南大学 一种适用于可见光通信的空间调制发射方法
CN106100727A (zh) * 2016-05-27 2016-11-09 清华大学 兼顾定位的可见光通信mimo系统
CN106100727B (zh) * 2016-05-27 2018-06-22 清华大学 兼顾定位的可见光通信mimo系统
CN106130632A (zh) * 2016-06-28 2016-11-16 维沃移动通信有限公司 数据传输方法及电子设备
CN106130632B (zh) * 2016-06-28 2018-10-16 维沃移动通信有限公司 数据传输方法及电子设备
CN106253981A (zh) * 2016-07-26 2016-12-21 维沃移动通信有限公司 一种数据传输方法及第一电子设备
CN113411128A (zh) * 2021-05-28 2021-09-17 上海电机学院 一种基于可见光通信的多路并行数据传输装置

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