CN104301010A - 支持数据传输和定位的可见光与电力线通信方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了支持数据传输和定位的可见光与电力线通信方法和装置，方法包括：将发射信号耦合到电力线中进行发送；提取发射信号，根据第一信令信息从发射信号中选择业务信息，根据定位信息的来源进行自动增益控制处理以及频分复用地合并LED的位置信息，得到合并信号；将合并信号送入LED并将合并信号转换为电流信号，通过调节LED的发光强度将电流信号转换为可见光信号；接收可见光信号，按照第二信令信息解调相应的业务信息，并获得LED位置信息。将电力线传输的电信号直接以可见光通信方式通过LED发射出去，且兼顾数据传输和定位应用，具有网络建设成本低，建设时间快等优点，可用于智能电网、数字家庭、公共安全监控等领域。

Description

支持数据传输和定位的可见光与电力线通信方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种支持数据传输和定位的可见光与电力线通信方法和装置。

背景技术

随着计算机和智能设备的迅速普及，移动数字终端的范畴发生了革命性的变化，传统接入网技术受到了前所未有的考验。光纤到户后“最后一百米”的接入困境以及无线接入网频谱资源的匮乏都制约这个瓶颈的突破。近年来，可见光通信(Visible Light Communication，简称VLC)系统凭借其具有通信和照明双重功能的优势作为新一代的接入方式出现在通信领域中。可见光通信的载体一般为发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)，由于LED的调制速率非常高，人眼完全感觉不到其闪烁。可见光通信系统可利用室内LED照明设备代替无线局域网基站，其通信速度可达每秒数十兆至数百兆，只要在室内灯光照到的地方，就可以实现长时间的高速数据传输。

由于LED发光器件本身需要电流进行驱动，能够自然而然地将其与电力线通信联系在一起，在逻辑上将电力线通信网络和可见光光通信网络的结合看成是一个网络，其中电力线通信网络是短距离的骨干网，一端与光纤等构成的大容量城域网或广域网相连接；另一端与LED构成的室内接入网连接，将来自城域网或广域网的下行信息以可见光通信的方式通过LED发射出去，并可利用电力线或者可见光光通信的方式实现上行信息的传输。电力线不仅为可见光通信的载体--LED供电，同时还作为可见光通信的信号来源。电力线通信与光通信结合的通信技术，可以令两者优势互为补充进行宽带高速信号传输，建立鲁棒高效通信系统。

现有可见光与电力线融合的通信技术，可以令两者优势互为补充进行大容量的信号传输，但是仅仅进行数据传输，无法获取到LED的位置信息。

发明内容

为了解决如何对电力线通信和可见光通信技术进行无缝融合，以在实现大容量数据传输的同时还能实现定位的技术问题，一方面，

本发明提供了一种支持数据传输和定位的可见光与电力线通信方法，包括：

S1、将发射信号耦合到电力线中进行发送；

S2、从所述电力线中提取出所述发射信号，根据第一信令信息从所述发射信号中选择业务信息，同时根据定位信息的来源进行自动增益控制处理以及频分复用地合并LED的位置信息，得到合并信号；

S3、将所述合并信号送入所述LED并将所述合并信号转换为电流信号，通过调节LED的发光强度将电流信号转换为可见光信号；

S4、接收所述可见光信号，按照第二信令信息解调相应的业务信息，并获得所述LED的位置信息；

其中所述第一信令信息和第二信令信息用于指示对业务信息的转发方式，包括全部直接转发和选择性转发，所述第一信令信息为电力线信号帧的信令信息，所述第二信令信息为可见光信号帧的信令信息。

可选的，步骤S1中将所述发射信号耦合到电力线之前，所述方法还包括：

按照预定传输模式对待传输的电信号进行编码、调制、组帧和模拟前端处理，其中预定传输模式包括：系统工作频段、最大信道带宽、扰码方式、编码方式、星座映射方式、交织方式、调制方式以及组帧方式。

可选的，对待传输的电信号进行调制过程中包括：

利用二进制启闭键控OOK、频移键控FSK或相移键控PSK任一方式对所述定位信息进行调制；

采用正交频分复用OFDM技术或二进制启闭键控OOK对所述业务信息进行调制，所述OFDM技术包括零保护间隔的正交频分复用ZP-OFDM、基于循环前缀的正交频分复用CP-OFDM和时域同步的正交频分复用TDS-OFDM。

可选的，步骤S2中频分复用包括：

频率在500kHz～2MHz范围内的波段用于传输定位信息，频率大于2MHz的波段用于传输业务信息。

可选的，步骤S2中根据第一信令信息从所述发射信号中选择业务信息包括：

对所述发射信号进行判断，如果所述发射信号中没有第一信令信息或所述第一信令信息中不包含转发业务指示时，则对所述业务信息进行全部直接转发；

如果所述第一信令信息中包含转发业务指示，则按照所述转发业务指示对所述业务信息中的非转发部分进行滤除。

可选的，步骤S2中，当所述第一信令信息中不包含转发业务指示时，同一电力线上发送的所有发射信号全部直接转发，所有LED同时同频发射同样的发射信号，组成基于LED的单频网通信模式。

可选的，步骤S2中定位信息的来源为根据所述发射信号中是否包含位置信息进行获取，包括：

如果所述待传输的电信号中包含位置信息，则将所述位置信息作为定位信息；如果所述待传输的电信号中不包含位置信息，则将固定在LED灯端预设的位置信息作为定位信息。

可选的，步骤S2中根据定位信息的来源进行自动增益控制处理包括：

如果所述定位信息来源于所述待传输的电信号中的位置信息，则对业务信息和定位信息先进行合并再进行自动增益控制处理；

如果所述定位信息来源于预设的位置信息，则先对所述业务信息进行自动增益控制处理再对业务信息和定位信息进行合并。

可选的，步骤S4中，接收的所述可见光信号为多个LED灯发射的可见光信号的叠加，各个LED灯传输时延不同，进行解调之前进行相应的信道均衡处理。

另一方面，

本发明还提供了一种支持数据传输和定位的可见光与电力线通信装置，所述装置基于以上所述的支持数据传输和定位的可见光与电力线通信方法实现，所述装置包括：

信号发射模块，用于将发射信号耦合到电力线中进行发送；

信号合并模块，用于从所述电力线中提取出所述发射信号，根据第一信令信息从所述发射信号中选择业务信息，同时根据定位信息的来源进行自动增益控制处理以及频分复用地合并LED的位置信息，得到合并信号；

信号转发模块，用于将所述合并信号送入所述LED并将所述合并信号转换为电流信号，通过调节LED的发光强度将电流信号转换为可见光信号；

信号接收模块，接收所述可见光信号，按照第二信令信息解调相应的业务信息，并获得所述LED的位置信息；

其中所述第一信令信息和第二信令信息用于指示对业务信息的转发方式，包括全部直接转发和选择性转发，所述第一信令信息为电力线信号帧的信令信息，所述第二信令信息为可见光信号帧的信令信息。

本发明提供的支持数据传输和定位的可见光与电力线通信方法和装置，实现了电力线网络和LED光通信的无缝结合，可将电力线传输的电信号直接以可见光通信的方式通过LED发射出去，且兼顾数据传输和定位应用，具有网络建设成本低，建设时间快等优点，可用于智能电网、数字家庭、公共安全监控等领域，具有广阔的市场化前景。

附图说明

图1为本发明提供的支持数据传输和定位的可见光与电力线通信方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例一中的电力线通信和可见光通信深度融合网络构架；

图3为本发明实施例一中电力线通信和可见光通信频谱分配示意图；

图4为本发明实施例一中的电信号调节LED光强的驱动电路原理图；

图5为本发明实施例四提供的一种支持数据传输和定位的可见光与电力线通信装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明提供了一种支持数据传输和定位的可见光与电力线通信方法，步骤流程图如图1所示，包括以下步骤：

步骤S1、将发射信号耦合到电力线中进行发送。

步骤S2、从电力线中提取出发射信号，根据第一信令信息从发射信号中选择业务信息，同时根据定位信息的来源进行自动增益控制处理以及频分复用地合并LED的位置信息，得到合并信号。

步骤S3、将合并信号送入LED并将合并信号转换为电流信号，通过调节LED的发光强度将电流信号转换为可见光信号。

步骤S4、接收可见光信号，按照第二信令信息解调相应的业务信息，并获得LED的位置信息。

其中第一信令信息和第二信令信息用于指示对业务信息的转发方式，包括全部直接转发和选择性转发；且第一信令信息为电力线信号帧的信令信息，第二信令信息为可见光信号帧的信令信息。

可选的，步骤S1中将发射信号耦合到电力线之前，本发明提供的方法还包括：

步骤S0、按照预定传输模式对待传输的电信号进行编码、调制、组帧和模拟前端处理，其中预定传输模式包括：系统工作频段、最大信道带宽、扰码方式、编码方式、星座映射方式、交织方式、调制方式以及组帧方式。

可选的，步骤S0中对待传输的电信号进行调制过程中包括：

利用二进制启闭键控(On Off Keying，简称OOK)、频移键控(Frequency Shift Keying，简称FSK)或相移键控(Phase Shift Keying，简称PSK)任一方式对定位信息进行调制。

采用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称OFDM)技术或二进制启闭键控OOK对业务信息进行调制，OFDM技术包括零保护间隔的正交频分复用(Zero PaddingOrthogonal Frequency Division Multiplexing，简称ZP-OFDM)、基于循环前缀的正交频分复用(Cyclic Prefix Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，简称CP-OFDM)和时域同步的正交频分复用(Time Domain Synchronous Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，简称TDS-OFDM)。

可选的，步骤S2中频分复用包括：

频率在500kHz～2MHz范围内的波段用于LED定位，频率大于2MHz的波段用于传输业务信息。通过将不同的波段分别用于定位和业务数据传输的频分复用的方式，能够同时传输定位信息和业务信息，有利于提高频谱的充分利用。

可选的，步骤S2中根据第一信令信息从发射信号中选择业务信息包括：

对发射信号进行判断，如果发射信号中没有第一信令信息或第一信令信息中不包含转发业务指示时，则对业务信息进行全部直接转发；

如果第一信令信息中包含转发业务指示，则按照转发业务指示对业务信息中的非转发部分进行滤除。

可选的，步骤S2中，当第一信令信息中不包含转发业务指示时，同一电力线上发送的所有发射信号全部转发，所有LED同时同频发射同样的发射信号，组成基于LED的单频网通信模式。

可选的，步骤S2中定位信息的来源为根据发射信号中是否包含位置信息进行获取，包括：

如果待传输的电信号中包含位置信息，则将位置信息作为定位信息；如果待传输的电信号中不包含位置信息，则将固定在LED灯端预设的位置信息作为定位信息。

可选的，步骤S2中定位信息的来源进行自动增益控制处理包括：

如果定位信息来源于待传输的电信号中的位置信息，则对业务信息和定位信息先进行合并再进行自动增益控制处理；

如果定位信息来源于预设的位置信息，则先对业务信息进行自动增益控制处理再对业务信息和定位信息进行合并。

可选的，步骤S4中，接收的可见光信号为多个LED灯发射的可见光信号的叠加，各个LED灯传输时延不同，进行解调之前进行相应的信道均衡处理。

该方法实现了电力线网络和LED光通信的无缝结合，可将电力线传输的电信号直接以可见光通信的方式通过LED发射出去，且兼顾数据传输和定位应用，具有网络建设成本低，建设时间快等优点，可用于智能电网、数字家庭、公共安全监控等领域，具有广阔的市场化前景。

基于上述方法，本发明还提供了一种支持数据传输和定位的可见光与电力线通信装置，包括：

信号发射模块，用于将发射信号耦合到电力线中进行发送。

信号合并模块，用于从电力线中提取出发射信号，根据第一信令信息从发射信号中选择业务信息，同时根据定位信息的来源进行自动增益控制处理以及频分复用地合并LED的位置信息，得到合并信号。

信号转发模块，用于将合并信号送入LED并将合并信号转换为电流信号，通过调节LED的发光强度将电流信号转换为可见光信号。

信号接收模块，接收可见光信号，按照第二信令信息解调相应的业务信息，并获得LED的位置信息。

其中所述第一信令信息和第二信令信息用于指示对业务信息的转发方式，包括全部直接转发和选择性转发；第一信令信息为电力线信号帧的信令信息，第二信令信息为可见光信号帧的信令信息。

基于白光LED技术的可见光光通信，可以发出肉眼难以察觉的高速闪烁的明暗信号传递信息，在照明的同时提供速率高达数百兆每秒的大容量通信服务。与其他传统无线通信方式比较，可见光通信具有以下优点：一、白光对人眼安全无害，室内白光LED灯的功率可以达到10W以上，这使得可见光通信具备了非常高的信噪比，且具有更大的带宽潜力；二、可见光通信无电磁波污染，白光和射频信号互不干扰，因此它可以应用在电磁敏感的环境当中，例如飞机、医院、工业控制等射频敏感的领域；三、可见光通信兼具照明、通信和控制定位等功能，具有能耗低、购置设备少等优势，符合国家节能减排的战略；四、由于频谱无需授权即可使用，所以可见光通信应用十分灵活，可以单独使用，也可以作为射频无线设备的有效备份；五、可见光通信适用于信息安全领域应用，只要有可见光不能透过的障碍物阻挡，照明信息网内的信息就不会外泄，因此可见光通信具有高度的保密性。

本发明提供的方法利用电力线的泛在性和LED光通信的技术优势，基于可见光和电力线融合的通信系统在照明与通信上都具有传统通信技术无可比拟的优点，具有广阔的市场化前景。例如，在高速公路上，大量LED照明灯可以应用于车联网，提供路况信息、定位和交互信息服务；在智能电网领域，可提供一种全新的电网信息采集传输方法和网络，还可利用光通信桥接进行跨变压器通信，解决传统电力线通信无法跨越变压器的难题，使智能配电网络真正集控制终端、数据通信、能量传输于一身；在数字家庭领域，可将家庭内电器和无线光通信设备很好连接起来，形成一个大容量高可靠性的家庭网络，同时可在家庭终端实现电信网、互联网和广播网的互联互通，即三网融合；此外，这种通信系统还可以在对电磁较为敏感的特殊场合中自由使用，如煤矿安全生产、医疗监护、机场通信等，利用无线光通信的无电磁干扰特点，与电力线设备连接实现整个区域内的通信和监护。

通过对LED位置信息进行融合和传输，当LED发射源有多个时可以选择性地接收用户需要的业务，而不需要对所有LED发射源传输的业务都进行解调，提高效率，同时还能避免资源浪费。

实施例一

本实施例给出本发明提出的一种支持数据传输和定位的融合可见光与电力线通信方法在面向宽带数字地面广播的下行链路通信系统中的应用，示意图如图2所示。该系统要求在8MHz带宽内提供四路下行标清数字电视广播业务，采用单个LED发射源，LED发射源的位置信息通过发设信号中的位置信息进行获取。

本实施例提供的支持数据传输和定位的融合可见光与电力线通信方法流程和传输模式如下：

步骤A1、根据预定的传输模式对待传输数字信号进行编码、调制、组帧、模拟前端处理，得到发射信号并耦合到电力线中传输。该步骤需要进行四路标清数字电视广播业务传输，则将每一个信号帧分为四个子信道以及第一信令信息。其中每一个子信道负责传输一项业务；第一信令信息负责指示相应的业务，即用于指示业务信息的转发方式。对于子信道中的一项数字电视传输的子业务，其调制的方式如下：

系统带宽为8MHz，信道带宽也为8MHz。参考中国数字电视地面广播标准DTMB，模拟前端采用时域滤波成型，成型滤波器选择为SRRC滤波器，滚降因子为0.05，选择基本符号速率为7.56MHz，基本符号间隔为(1/7.56)us≈0.1323us。

考虑到对待传输数字信号的随机化以便于传输信息处理，需对待传输数字信号进行加扰，扰码是一个最大长度二进制的伪随机序列，生成多项式定义为

G(x)＝1+x¹⁴+x¹⁵

该序列的初始相位定义为100101010000000。

对扰码结果进行编码得到码字。采用的编码方法为前向纠错编码，由外码和内码级联而成，外码为BCH码，内码为等效编码码率为0.4的LDPC(7493，3048)码，LDPC为Low Density Parity CheckCode，即低密度奇偶校验码。对得到的码字进行星座映射，生成码字对应的复数符号，星座映射的方式为64QAM。时域交织采用基于星座符号的卷积交织编码，时域交织结果与系统信息参数组成频域数据块，每个频域数据块长为3780，其中包括3744个数据符号和36个系统信息参数符号，频域数据块经3780点IDFT变换得到时域数据块。

采用TDS-OFDM作为组帧技术，选择由一个已知辅助序列及其前同步、后同步组成的保护间隔作为时域数据块之间的填充，其中，辅助序列为已知PN序列经过IDFT变换得到，长度为255个符号，前同步和后同步为该PN序列的循环扩展，前同步长度为82个符号，后同步长度为83个符号，保护间隔总长420个符号。将时域数据块和保护间隔组合成信号帧，每个信号帧中，根据当前帧的时序信号采用不同相位的PN序列作为辅助序列。此后，将基带信号进行上变频、取实部和数模转换等后处理，得到发射信号。

由于本实施例中定位信息也来自于信号源，因此将位置信息以FSK的方式调制在500kHz～2MHz的频带上，并将所有四路业务和定位信息按照如上处理后进行频域组帧，频谱分配见图3，得到发射信号，耦合到电力线中传输。

步骤A2、通过耦合器提取电信号，根据第一信令信息选择相应的业务信息，根据定位信息的来源分别进行自动增益控制处理以及频分复用地合并该LED灯的位置信息。

首先按照第一信令信息相应的调制方式对第一信令信息进行解调，获取转发指示。

本实施例只有一个LED发射源，定位信息来源为电力线通信的信号源，转发指示为直接全部转发，因此合并过程只需耦合信号经过自动增益控制处理后进行转发即可。

步骤A3、将合并的信号送入LED，由LED驱动单元将合并后的电压信号转换为电流信号，调节各个LED的发光强度。优选的，本实施中LED驱动单元采用的驱动电路原理图如图4所示，将电压信号转换为电流信号，用于驱动LED发光并调节发光强度。

步骤A4、通过光通信的信令信息，即第二信令信息，解调自己所需要业务，并获得自身的位置信息。由PIN光电检测器接收可见光信号，并检测可见光信号强度，转换为电信号。电信号在模拟前端完成自动增益控制、模数转换、滤波、下变频得到基带信号，经同步和解调解码得到传输数字信号和定位信息。根据第二信令信息的指示来解调自己需要的那路节目，根据定位信息获得用户当前的位置。

实施例二

本实施例给出本发明提出的一种支持数据传输和定位的融合可见光与电力线通信方法在面向可定位的可选择业务的宽带无线数字通信的通信系统中的应用，该系统采用多个LED发射源，用户可以选择性的接收需求的业务，LED发射源的位置信息预先设定在每一个LED上，通过信号合并模块加入信号帧。

本实施例提供的支持数据传输和定位的融合可见光与电力线通信方法流程和传输模式如下：

步骤B1、根据预定的传输模式对待传输数字信号进行编码、调制、组帧、模拟前端处理，得到发射信号并耦合到电力线中传输。该步骤需要进行四路高清数字电视广播业务传输，则将每一个信号帧分为四个子信道以及第一信令信息。其中每一个子信道负责传输一项业务；第一信令信息负责指示相应的业务。对于子信道中的一项数字电视传输的子业务，其调制的方式如下：

系统带宽为32MHz，信道带宽也为32MHz。模拟前端采用频域子载波成型实现频谱成型。选择基本符号速率为7.56MHz，基本符号间隔为(1/7.56)us≈0.1323us。

考虑到对待传输数字信号的随机化以便于传输信息处理，需对业务数据进行加扰，扰码是一个最大长度二进制的伪随机序列，生成多项式定义为

G(x)＝1+x¹⁴+x¹⁵

该序列的初始相位定义为100101010000000。

对扰码结果进行编码得到码字。采用的编码方法为前向纠错编码，由外码和内码级联而成，外码为BCH码，内码为编码码率0.5、码长64800比特的LDPC码。对得到的码字进行比特交织后，由星座映射生成码字对应的复数符号，星座映射的方式为64QAM。时域交织采用基于星座符号的卷积交织编码，时域交织结果在预定位置添加导频子载波和虚拟子载波组成频域数据块。每个频域数据块长为8192，其中前548个子载波为虚拟子载波，后7644个子载波中，1/6携带导频符号，5/6携带数据符号。频域数据块经8192点IDFT变换得到时域数据块。

采用CP-OFDM作为组帧技术，选择时域数据块的循环扩展作为保护间隔填充，保护间隔总长512个符号。将时域数据块和保护间隔组合成信号帧。由于本实施例中考虑点对点转发通信，需由地址插入单元在信号同步头后添加预定的接收地址信息。此后，将基带信号进行上变频、取实部和数模转换等后处理，得到发射信号，耦合到电力线中传输。

步骤B2、通过耦合器提取电信号，根据第一信令信息，选择相应的业务信息，根据定位信息的来源，分别进行自动增益控制处理以及频分复用地合并该LED灯的位置信息。

首先按照第一信令信息相应的调制方式对第一信令信息进行解调，获取转发指示。

本实施例有多个LED发射源，每一个LED所需发送的业务都在第一信令信息之中，信号合并模块根据转发指示提取相应的业务进行自动增益控制处理。每一个LED发射源对应的定位信息都预设在相应的LED上，对于每一个LED，将预设的位置信息以PSK的方式调制在500kHz～2MHz的频带上，频谱分配图如图3所示，并将位置信息和业务数据信息进行合并并插入第二信令信息发送，第二信令信息为可见光信号帧的信令信息，指示对业务信息的转发方式。

步骤B3、将合并的信号送入LED，由LED驱动单元将合并后的电压信号转换为电流信号，调节各个LED的发光强度，可以直接采用如图4所示的驱动电路，将电压信号转换为电流信号，用于驱动LED发光并调节发光强度。

步骤B4、通过光通信的信令信息，即第二信令信息，解调自己所需要业务，并获得自身的位置信息。由PIN光电检测器接收光信号，并检测光信号强度，转换为电信号。电信号在模拟前端完成自动增益控制、模数转换、滤波、下变频得到基带信号，经同步和解调解码得到传输数字信号和定位信息。根据第二信令信息的指示来解调自己需要的那路节目，根据定位信息获得用户当前的位置。

实施例三

本实施例给出本发明提出的一种支持数据传输和定位的融合可见光与电力线通信方法在面向可定位的宽带无线数字通信的通信系统中的应用，该系统采用多个LED发射源，LED发射源的位置信息通过发送信号中位置信息业务进行获取。

本实施例提供的支持数据传输和定位的融合可见光与电力线通信方法流程和传输模式如下：

步骤C1、根据预定的传输模式对待传输数字信号进行编码、调制、组帧、模拟前端处理，得到发射信号并耦合到电力线中传输。该步骤需要进行一路标清数字电视广播业务传输，则将每一个信号帧分为数据信道以及第一信令信息。其中数据信道负责传输一项业务；第一信令信息负责指示相应的业务。对于数据信道中的一项数字电视传输业务，其调制的方式如实施例一。

由于本实施例中定位信息也来自于信号源，因此，我们将所有LED的位置信息以OOK的方式调制在500kHz～2MHz的频带上，频谱分配图如图3所示，将位置信息和数据信息融合，得到发射信号耦合到电力线上进行传输。

步骤C2、信号合并模块通过耦合器提取电信号，根据第一信令信息，选择相应的业务信息，根据定位信息的来源，分别进行自动增益控制处理以及频分复用地合并该LED灯的位置信息。

首先按照第一信令信息相应的调制方式对第一信令信息进行解调，获取转发指示和定位指示。

本实施例有多个LED发射源，第一信令信息并没有指示每一个LED所需发送的业务，因此数据部分采用全部直接转发。每一个LED发射源的位置信息可以通过第一信令信息来进行解调，对于每一个LED发射源，根据第一信令信息获得其自身的位置信息，同数据部分合并插入第二信令信息成为新的信号帧，第二信令信息为可见光信号帧的信令信息，指示对业务信息的转发方式。经过自动增益控制处理后将上述合并的信号进行耦合并发送。

步骤C3、信号转发模块将合并的信号送入LED，由LED驱动单元将合并后的电压信号转换为电流信号，调节各个LED的发光强度，可以直接采用如图4所示的驱动电路，将电压信号转换为电流信号，用于驱动LED发光并调节发光强度。

步骤C4、信号接收模块通过光通信的信令信息，即第二信令信息，解调自己所需要业务，并获得自身的位置信息。由PIN光电检测器接收可见光信号，并检测可见光信号强度，转换为电信号。电信号在模拟前端完成自动增益控制、模数转换、滤波、下变频得到基带信号。由于有多个LED发射源，它们所发射的除定位信息的数据部分相同，因此接收端接收到的是经过多径信道影响的信号，因此需要进行相应的均衡工作，再经解调解码得到传输数字信号和定位信息。根据第二信令信息的指示来解调自己需要的那路节目，根据定位信息获得用户当前的位置。

实施例四

本实施例四提供的一种支持数据传输和定位的可见光与电力线通信装置的结构示意图，如图5所示，该装置包括：

信号发射模块10，用于根据预定的传输模式对待传输数字信号进行编码、调制、组帧、模拟前端处理，得到发射信号并耦合到电力线中传输。

信号合并模块20，用于通过耦合器提取电信号，根据第一信令信息选择相应的业务信息，根据定位信息的来源，分别进行自动增益控制处理以及频分复用地合并该LED灯的位置信息。

信号转发模块30，用于将合并的信号送入LED，由LED驱动单元将合并后的电压信号转换为电流信号，调节各个LED的发光强度。

信号接收模块40，用于通过光通信的信令信息，即第二信令信息，解调自己所需要业务，并获得自身的位置信息。

本实施例中的支持数据传输和定位的融合可见光与电力线通信装置，可以用于执行图1所示方法的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种支持数据传输和定位的可见光与电力线通信方法，其特征在于，包括：

S1、将发射信号耦合到电力线中进行发送；

S2、从所述电力线中提取出所述发射信号，根据第一信令信息从所述发射信号中选择业务信息，同时根据定位信息的来源进行自动增益控制处理以及频分复用地合并LED的位置信息，得到合并信号；

S3、将所述合并信号送入所述LED并将所述合并信号转换为电流信号，通过调节LED的发光强度将电流信号转换为可见光信号；

S4、接收所述可见光信号，按照第二信令信息解调相应的业务信息，并获得所述LED的位置信息；

其中所述第一信令信息和第二信令信息用于指示对业务信息的转发方式，包括全部直接转发和选择性转发所述第一信令信息为电力线信号帧的信令信息，所述第二信令信息为可见光信号帧的信令信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中将所述发射信号耦合到电力线之前，所述方法还包括：

按照预定传输模式对待传输的电信号进行编码、调制、组帧和模拟前端处理，其中预定传输模式包括：系统工作频段、最大信道带宽、扰码方式、编码方式、星座映射方式、交织方式、调制方式以及组帧方式。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对待传输的电信号进行调制过程中包括：

利用二进制启闭键控(OOK)、频移键控(FSK)或相移键控(PSK)任一方式对所述定位信息进行调制；

采用正交频分复用(OFDM)技术或二进制启闭键控(OOK)对所述业务信息进行调制，所述OFDM技术包括零保护间隔的正交频分复用(ZP-OFDM)、基于循环前缀的正交频分复用(CP-OFDM)和时域同步的正交频分复用(TDS-OFDM)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中频分复用包括：

频率在500kHz～2MHz范围内的波段用于传输定位信息，频率大于2MHz的波段用于传输业务信息。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中根据第一信令信息从所述发射信号中选择业务信息包括：

对所述发射信号进行判断，如果所述发射信号中没有第一信令信息或所述第一信令信息中不包含转发业务指示，则对所述业务信息进行全部直接转发；

如果所述第一信令信息中包含转发业务指示，则按照所述转发业务指示对所述业务信息中的非转发部分进行滤除。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，当所述第一信令信息中不包含转发业务指示时，同一电力线上发送的所有发射信号全部直接转发，所有LED同时同频发射同样的发射信号，组成基于LED的单频网通信模式。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中定位信息的来源为根据所述发射信号中是否包含位置信息进行获取，包括：

如果所述待传输的电信号中包含位置信息，则将所述位置信息作为定位信息；如果所述待传输的电信号中不包含位置信息，则将固定在LED灯端预设的位置信息作为定位信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤S2中根据定位信息的来源进行自动增益控制处理包括：

如果所述定位信息来源于所述待传输的电信号中的位置信息，则对业务信息和定位信息先进行合并再进行自动增益控制处理；

如果所述定位信息来源于预设的位置信息，则先对所述业务信息进行自动增益控制处理再对业务信息和定位信息进行合并。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，接收的所述可见光信号为多个LED灯发射的可见光信号的叠加，各个LED灯传输时延不同，进行解调之前进行相应的信道均衡处理。

10.一种支持数据传输和定位的可见光与电力线通信装置，所述装置基于权利要求1-9中任一项所述的支持数据传输和定位的可见光与电力线通信方法实现，其特征在于，所述装置包括：

信号发射模块，用于将发射信号耦合到电力线中进行发送；

信号合并模块，用于从所述电力线中提取出所述发射信号，根据第一信令信息从所述发射信号中选择业务信息，同时根据定位信息的来源进行自动增益控制处理以及频分复用地合并LED的位置信息，得到合并信号；

信号转发模块，用于将所述合并信号送入所述LED并将所述合并信号转换为电流信号，通过调节LED的发光强度将电流信号转换为可见光信号；

信号接收模块，接收所述可见光信号，按照第二信令信息解调相应的业务信息，并获得所述LED的位置信息；

其中所述第一信令信息和第二信令信息用于指示对业务信息的转发方式，包括全部直接转发和选择性转发，所述第一信令信息为电力线信号帧的信令信息，所述第二信令信息为可见光信号帧的信令信息。