CN103763829B - 一种基于ofdm信号的光源调光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于OFDM信号的光源调光方法，通过多脉冲位置调制信号针对LED光源频闪过程中光源“on”阶段和光源“off”阶段进行干预控制，实现了对LED光源的调光操作，有效提高了针对LED光源的调光效果和调光准确性，代替了传统PWM信号用于调光，从而解决了调光误码率高以及功率利用率低的问题，提高了调光性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于OFDM信号的光源调光方法。
背景技术
为了达到节能的目的，人们用LED光源代替白炽灯，LED光源本身比白炽灯节能5倍以上，如果还能利用调光来节能，那么这也是非常重要的节能手段，PWM（脉冲宽度调制）是目前最常用的一种调光手段。PWM是利用微处理器的数字输出对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛地应用在许多领域中。利用PWM控制信号，通过控制LED光源正向工作电流的占空比来调节LED光源的亮度，而不用改变通过LED光源的电压。LED光源越复杂，就越需要PWM调光。假如一个PWM信号的周期为Tpwm，脉冲宽度为Ton，那么其占空比D就是Ton/Tpwm。通过改变恒流源脉冲的占空比就可以改变LED光源的亮度，从而可以达到节能的目的。
调光可以达到节能的目的，但是对于调光系统中信号的传输，由于PWM的调光方式不携带信号信息，最初的比特流就发的慢了，为了解决这一问题，保证系统传输性能不变，需要提高发送端比特速率，而发送端比特速率的提高，会造成系统误码率的提高和功率利用率的降低，从而影响了系统的性能。
发明内容
针对上述技术问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于针对LED光源频闪过程中光源“on”阶段和光源“off”阶段的干预控制，准确对LED光源实现调光，有效提高调光效率的基于OFDM信号的光源调光方法。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于OFDM信号的光源调光方法，针对LED光源进行调光，调光方法包括如下步骤：
步骤001.随机生成二进制比特流，并根据该二进制比特流中各帧信号的占空比，将该二进制比特流中的各帧信号分别分成第一信号和第二信号，构成第一信号流和第二信号流；
步骤002.将第二信号流转化为多脉冲位置调制信号；
步骤003.发送多脉冲位置调制信号至LED光源，控制LED光源频闪过程中的光源“on”阶段和光源“off”阶段，对LED光源进行调光。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤002中还包括将第一信号流转化为OFDM时域波形信号；
所述步骤003中还包括在多脉冲位置调制信号对LED光源控制过程中光源“on”阶段的同时，发送OFDM时域波形信号至LED光源，对LED光源的亮度进行调节。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤003之后还包括如下步骤：
步骤004.通过光电检测器监测所述LED光源频闪过程中的光源“on”阶段和光源“off”阶段，并将该监测结果转化为多脉冲位置调制信号；同时，通过光电检测器监测所述LED光源的亮度变化，并将该监测结果转化为OFDM时域波形信号；
步骤005.对所述步骤004中转化生成的OFDM时域波形信号解调，并将解调结果和步骤004中转化生成的多脉冲位置调制信号进行比特流整合，获得二进制比特流。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤001具体包括如下步骤：
步骤00101.随机生成二进制比特流，针对该二进制比特流中其中一帧信号，根据该帧信号的占空比，将该帧信号分成第一信号和第二信号，其中，第一信号包括DA个比特信号，第二信号包括(1-D)A个比特信号；
其中，A表示该帧信号的比特信号长度，D表示该帧信号的占空比；
步骤00102.针对所述二进制比特流中每一帧信号，分别按照步骤00101进行操作，由各条第一信号构成第一信号流，由各条第二信号构成第二信号流。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤002中，将第二信号流转化为多脉冲位置调制信号，具体包括如下步骤：
针对第二信号流的每个周期，根据p＝n*D和1≤p＜n，分别将第二信号流的各周期分为n个时隙，从n个时隙中选取p个时隙脉冲，表示(1-D)A个比特信号，用于传输所述LED光源频闪过程中光源“on”阶段和光源“off”阶段的控制信息，实现将第二信号流转化为多脉冲位置调制信号。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤002中，将第一信号流转化为OFDM时域波形信号，具体包括如下步骤：
针对第一信号流进行串并变换，将第一信号流串行信号变换为并行信号，然后对该并行信号进行快速傅里叶变换产生离散的时域信号，再经信号数模转换，产生连续的OFDM时域波形信号。
本发明所述一种基于OFDM信号的光源调光方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
（1）本发明设计的基于OFDM信号的光源调光方法，通过多脉冲位置调制信号针对LED光源频闪过程中光源“on”阶段和光源“off”阶段进行干预控制，实现了对LED光源的调光操作，有效提高了针对LED光源的调光效果和调光准确性，并且多脉冲位置调制信号便于携带信息，提高了信号的使用效率；
（2）本发明设计的基于OFDM信号的光源调光方法中，在多脉冲位置调制信号对LED光源控制过程中光源“on”阶段的同时，发送OFDM时域波形信号至LED光源，实现了对LED光源的亮度进行调节，保证了调节信号准确性；
（3）本发明设计的基于OFDM信号的光源调光方法，针对LED光源的调光，还设计了光电检测器对LED光源进行实时监测，获取LED光源频闪过程中的光源“on”阶段和光源“off”阶段，以及LED光源的亮度变化，并分别经过转换合并获得二进制比特流；通过将获得的二进制比特流与步骤001中生成的二进制比特流进行比较，从而可以判断出整个调光方法中，调光信号的准确性，以及亮度调节信号的准确性，便于后期对LED光源调光过程的维护；
（4）本发明设计的基于OFDM信号的光源调光方法中，具体设计产生多脉冲位置调制信号，能够有效实现针对LED光源频闪过程中的光源“on”阶段和光源“off”阶段的控制，保证了调光信号的发送效率，进一步保证了LED光源的调光准确性；
（5）本发明设计的基于OFDM信号的光源调光方法，针对二进制比特流，按占空比进行分配，分别产生多脉冲位置调制信号和OFDM时域波形信号，代替了传统PWM信号用于调光，从而解决了调光误码率高以及功率利用率低的问题，提高了调光性能。
附图说明
图1是本发明设计基于OFDM信号的光源调光方法的流程示意图；
图2是本发明设计基于OFDM信号的光源调光方法的具体实施例应用示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明设计的一种基于OFDM信号的光源调光方法在实际应用过程中，针对LED光源进行调光，调光方法具体包括如下步骤：
步骤001.随机生成二进制比特流，并根据该二进制比特流中各帧信号的占空比，将该二进制比特流中的各帧信号分别分成第一信号和第二信号，构成第一信号流和第二信号流，其中，具体包括如下步骤：
步骤00101.随机生成二进制比特流，针对该二进制比特流中其中一帧信号，根据该帧信号的占空比，将该帧信号分成第一信号和第二信号，其中，第一信号包括DA个比特信号，第二信号包括(1-D)A个比特信号；
其中，A表示该帧信号的比特信号长度，D表示该帧信号的占空比；
步骤00102.针对所述二进制比特流中每一帧信号，分别按照步骤00101进行操作，由各条第一信号构成第一信号流，由各条第二信号构成第二信号流；
步骤002.将第一信号流转化为OFDM时域波形信号，将第二信号流转化为多脉冲位置调制信号（MPPM信号），其中，具体包括如下步骤：
其中，针对第一信号流进行串并变换，将第一信号流串行信号变换为并行信号，然后对该并行信号进行快速傅里叶变换产生离散的时域信号，再经信号数模转换，产生连续的OFDM时域波形信号；
针对第二信号流的每个周期，根据p＝n*D和1≤p＜n，分别将第二信号流的各周期分为n个时隙，从n个时隙中选取p个时隙脉冲，表示(1-D)A个比特信号，用于传输所述LED光源频闪过程中光源“on”阶段和光源“off”阶段的控制信息，实现将第二信号流转化为多脉冲位置调制信号。
如上所述，本发明中具体设计产生多脉冲位置调制信号，能够有效实现针对LED光源频闪过程中的光源“on”阶段和光源“off”阶段的控制，保证了调光信号的发送效率，进一步保证了LED光源的调光准确性。
步骤003.发送多脉冲位置调制信号（MPPM信号）至LED光源，控制LED光源频闪过程中的光源“on”阶段和光源“off”阶段，对LED光源进行调光；在多脉冲位置调制信号（MPPM信号）对LED光源控制过程中光源“on”阶段的同时，发送OFDM时域波形信号至LED光源，对LED光源的亮度进行调节，即在LED光源控制过程中光源的亮起阶段，发送OFDM时域波形信号至LED光源，实现对LED光源亮度的调节操作；
步骤004.通过光电检测器监测所述LED光源频闪过程中的光源“on”阶段和光源“off”阶段，并将该监测结果转化为多脉冲位置调制信号（MPPM信号）；同时，通过光电检测器监测所述LED光源的亮度变化，并将该监测结果转化为OFDM时域波形信号；
步骤005.对所述步骤004中转化生成的OFDM时域波形信号解调，并将解调结果和步骤004中转化生成的多脉冲位置调制信号（MPPM信号）进行比特流整合，获得二进制比特流。
本发明设计的基于OFDM信号的光源调光方法，通过多脉冲位置调制信号针对LED光源频闪过程中光源“on”阶段和光源“off”阶段进行干预控制，实现了对LED光源的调光操作，有效提高了针对LED光源的调光效果和调光准确性，并且多脉冲位置调制信号便于携带信息，提高了信号的使用效率。
本发明设计的基于OFDM信号的光源调光方法中，在多脉冲位置调制信号对LED光源控制过程中光源“on”阶段的同时，发送OFDM时域波形信号至LED光源，实现了对LED光源的亮度进行调节，保证了调节信号准确性。
本发明设计的基于OFDM信号的光源调光方法，针对LED光源的调光，还设计了光电检测器对LED光源进行实时监测，获取LED光源频闪过程中的光源“on”阶段和光源“off”阶段，以及LED光源的亮度变化，并分别经过转换合并获得二进制比特流；通过将获得的二进制比特流与步骤001中生成的二进制比特流进行比较，从而可以判断出整个调光方法中，调光信号的准确性，以及亮度调节信号的准确性，便于后期对LED光源调光过程的维护。
LED光源在调光过程中，若发送的调光信号无法对LED光源进行准确调光操作，或者发送的亮度调节信号无法对LED光源进行准确亮度调节操作，则通过步骤004和步骤005的操作，即可实现对调光信号和亮度调节信号的监测，实现了对系统的维护，保证了调光操作和亮度调节操作的稳定性。
如图2所示，假设最初生成的二进制比特流中的各帧信号分别包含有10个比特信号，占空比为0.8，通过上述方法步骤，将二进制比特流中的各帧信号分为第一信号和第二信号，第一信号包含有8个比特信号，第二信号包含有2个比特信号，第一信号的8个比特信号按传统方法产生用于调光的OFDM时域波形信号，第二信号的2个比特信号用于产生多脉冲位置调制信号（MPPM信号），由于占空比为0.8，可将多脉冲位置调制信号（MPPM信号）的一个周期分为5个时隙脉冲，其中只有4个时隙脉冲处于”on”状态，即用于控制LED光源频闪过程中光源“on”阶段，这4个时隙脉冲可组成种位置，取出其中的4种就可以表示这2个比特信号的信息，即用于传输所述LED光源频闪过程中光源“on”阶段和光源“off”阶段的控制信息；发送多脉冲位置调制信号（MPPM信号）至LED光源，控制LED光源频闪过程中的光源“on”阶段和光源“off”阶段，对LED光源进行调光；在多脉冲位置调制信号（MPPM信号）对LED光源控制过程中光源“on”阶段的同时，发送OFDM时域波形信号至LED光源，对LED光源的亮度进行调节，即在LED光源控制过程中光源的亮起阶段，发送OFDM时域波形信号至LED光源，实现对LED光源亮度的调节操作。
本发明设计的基于OFDM信号的光源调光方法，针对二进制比特流，按占空比进行分配，分别产生多脉冲位置调制信号和OFDM时域波形信号，代替了传统PWM信号用于调光，从而解决了调光误码率高以及功率利用率低的问题，提高了调光性能。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (4)
1.一种基于OFDM信号的光源调光方法，针对LED光源进行调光，其特征在于：调光方法包括如下步骤：
步骤001.随机生成二进制比特流，并根据该二进制比特流中各帧信号的占空比，将该二进制比特流中的各帧信号分别分成第一信号和第二信号，构成第一信号流和第二信号流，具体包括如下步骤00101和步骤00102：
步骤00101.随机生成二进制比特流，针对该二进制比特流中其中一帧信号，根据该帧信号的占空比，将该帧信号分成第一信号和第二信号，其中，第一信号包括DA个比特信号，第二信号包括(1-D)A个比特信号；
其中，A表示该帧信号的比特信号长度，D表示该帧信号的占空比；
步骤00102.针对所述二进制比特流中每一帧信号，分别按照步骤00101进行操作，由各条第一信号构成第一信号流，由各条第二信号构成第二信号流；
步骤002.将第二信号流转化为多脉冲位置调制信号；将第一信号流转化为OFDM时域波形信号；
步骤003.发送多脉冲位置调制信号至LED光源，控制LED光源频闪过程中的光源“on”阶段和光源“off”阶段，对LED光源进行调光；并且在多脉冲位置调制信号对LED光源控制过程中光源“on”阶段的同时，发送OFDM时域波形信号至LED光源，对LED光源的亮度进行调节。
2.根据权利要求1所述一种基于OFDM信号的光源调光方法，其特征在于：所述步骤003之后还包括如下步骤：
步骤004.通过光电检测器监测所述LED光源频闪过程中的光源“on”阶段和光源“off”阶段，并将该监测结果转化为多脉冲位置调制信号；同时，通过光电检测器监测所述LED光源的亮度变化，并将该监测结果转化为OFDM时域波形信号；
步骤005.对所述步骤004中转化生成的OFDM时域波形信号解调，并将解调结果和步骤004中转化生成的多脉冲位置调制信号进行比特流整合，获得二进制比特流。
3.根据权利要求1所述一种基于OFDM信号的光源调光方法，其特征在于，所述步骤002中，将第二信号流转化为多脉冲位置调制信号，具体包括如下步骤：
针对第二信号流的每个周期，根据p＝n*D和1≤p＜n，分别将第二信号流的各周期分为n个时隙，从n个时隙中选取p个时隙脉冲，表示(1-D)A个比特信号，用于传输所述LED光源频闪过程中光源“on”阶段和光源“off”阶段的控制信息，实现将第二信号流转化为多脉冲位置调制信号。
4.根据权利要求1所述一种基于OFDM信号的光源调光方法，其特征在于，所述步骤002中，将第一信号流转化为OFDM时域波形信号，具体包括如下步骤：
针对第一信号流进行串并变换，将第一信号流串行信号变换为并行信号，然后对该并行信号进行快速傅里叶变换产生离散的时域信号，再经信号数模转换，产生连续的OFDM时域波形信号。
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