CN105337700A - 一种基于码率自适应qc-ldpc编码方式的电力线载波的可见光通信系统及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于码率自适应QC-LDPC编码方式的电力线载波的可见光通信系统及其运行方法,包括依次连接的QC-LDPC编码模块、PLC通信模块、中间转接模块、VLC通信模块和QC-LDPC译码模块,所述PLC通信模块通过电力线连接所述中间转接模块,所述VLC通信模块包括依次连接的LED驱动、LED、光电探测器、光功率计、放大器及滤波器。本发明使用QC-LDPC编码方式,提高了系统的可靠性,并且通过自适应的方式调整合适的码率,减少了传输信息的冗余,降低了网络成本,提高了传输速率。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于码率自适应QC-LDPC编码方式的电力线载波的可见光通信系统及其运行方法,属于电力线载波通信与可见光通信技术领域。
背景技术
电力载波通信(PowerLineCommunication,简称PLC)是利用工频电能传输线路作为传输媒介,是电力系统特有的一种通信方式。电力线网络是世界上最大的有线网络,不需要另外布线,通过电力线可以访问连接在它上面的任意通信设备,使得PLC在智能家居系统中的应用越来越广泛。
射频技术在无线通信领域具有广泛的、不可替代的作用,但其缺点也越来越凸显,频谱资源紧张、电磁干扰、对人体危害、安全性不高、传输距离受限等等。作为射频通信的有效的补充,可见光通信技术受到越来越多的关注。可见光通信技术(VisibleLightCommunication,简称VLC)是指利用可见光波段的光作为信息载体,利用LED高速闪烁的特点,在空气中直接传输光信号的通信方式。白光LED具有使用寿命长、绿色环保、安全、不受频谱限制等优点,被人们广泛研究和利用。
准循环低密度奇偶校验码(quasi-cycliclowdensityparitycheck,简称QC-LDPC)是编码较为简单、易实现并且性能较好的纠错码。将编码技术、电力线载波技术和可见光通信技术有效的结合起来,提高系统的可靠性是未来通信领域的一个重要研究方向。
在电力向载波通信和可见光通信结合的系统中,电力线噪声、背景光和光电探测器噪声都会对系统的性能产生影响。为了提高系统的可靠性,提出用QC-LDPC码来纠正由于噪声噪声的信息错误。此外,一方面,不同的通信环境和通信要求对码率的要求不同。例如,系统的信噪比较高,或者通信所要求的可靠性较低时,不需要很多的校验码就可以达到可接受的误码率。另一方面,电力线噪声周期性、连续性、随机性和多变性的特点,固定的码率也不适合电力线通信系统。码率太大浪费了带宽、降低了系统的通信性能,码率太小,又达不到系统可靠性的要求。因此,自适应的QC-LDPC编码在保证系统可靠性的同时调整码率尽可能减少校验码数量,可有效提高传输效率。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种基于码率自适应QC-LDPC编码方式的电力线载波的可见光通信系统。
本发明还提供了上述可见光通信系统的运行方法;
为了克服电力线载波通信和可见光通信结合系统的电力线噪声、背景光噪声和光电探测器噪声对系统可靠性的影响,本发明利用码率自适应QC-LDPC编码方式的较高纠错能力,提升了系统的可靠性。另外,电力线载波通信具有周期性、连续性、随机性和多变性的特点,固定码率并不能在保证系统可靠性的同时具有较高传输速率,而自适应的QC-LDPC编码方式可以在保证系统可靠性的同时有效提高了传输效率。
本发明的技术方案为:
一种基于码率自适应QC-LDPC编码方式的电力线载波的可见光通信系统,包括依次连接的QC-LDPC编码模块、PLC通信模块、中间转接模块、VLC通信模块和QC-LDPC译码模块,所述PLC通信模块通过电力线连接所述中间转接模块,所述VLC通信模块包括依次连接的LED驱动、LED、光电探测器、光功率计、放大器及滤波器。
根据本发明优选的,所述QC-LDPC编码模块用于对输入信号进行编码,得到数字信号并发送至所述PLC通信模块,并且根据反馈的PLC噪声功率及VLC接收光功率调整编码码率,并将调整后的编码码率发送至所述QC-LDPC译码模块;所述PLC通信模块将接收的数字信号耦合到所述电力线上进行传播,产生电力载波信号并发送至所述中间转接模块,并且将PLC噪声功率反馈至所述QC-LDPC编码模块;所述中间转接模块将电力载波信号转化成所述LED可传输的信号;所述LED发射光信号至所述光电探测器,所述光电探测器接收光信号并将光信号转化为电信号,所述光电探测器还将产生的VLC接收光功率反馈至所述QC-LDPC编码模块;所述QC-LDPC译码模块根据接收到的调整后的编码码率对电信号进行译码,得到原始的数字信号。
根据本发明优选的,所述PLC通信模块包括PLC调制器。
所述PLC调制器接收数字信号,经过电力线耦合到电力线上进行传播。
根据本发明优选的,所述中间转接模块包括带通滤波器和交直流转换器。
根据本发明优选的,所述带通滤波器分离出调制信号,所述交直流转换器将交流驱动转换成直流驱动,并将调制信号及直流驱动加载至所述LED,驱动所述LED发光。
上述可见光通信系统的运行方法,具体步骤包括:
(1)所述QC-LDPC编码模块对输入信号进行编码,得到数字信号并发送至所述PLC通信模块,并且根据反馈的PLC噪声功率及VLC接收光功率调整编码码率,并将调整后的编码码率发送至所述QC-LDPC译码模块;
(2)所述PLC通信模块将接收的数字信号耦合到所述电力线上进行传播,产生电力载波信号并发送至所述中间转接模块,并且将PLC噪声功率反馈至所述QC-LDPC编码模块;
(3)所述中间转接模块接收电力载波信号并加载至所述LED,驱动所述LED发光;所述LED发射光信号至所述光电探测器,所述光电探测器接收光信号并将光信号转化为电信号,所述光电探测器还将产生的VLC接收光功率反馈至所述QC-LDPC编码模块;
(4)所述QC-LDPC译码模块根据接收到的调整后的编码码率对电信号进行译码,得到原始的数字信号。
根据本发明优选的,根据反馈的PLC噪声功率及VLC接收光功率,所述QC-LDPC编码模块通过神经网络算法调整编码码率。
本发明的有益效果为:
1、基于电力线载波的LED可见光通信系统在实现数据传输的同时还能实现照明的作用。
2、相比较射频通信,可见光通信有无电磁干扰、无频谱使用限制、绿色无污染、安全性高等优点,在有光的地方就可以实现通信,使用范围广。
3、可见光无线通信系统与电力线传输系统结合较为容易,系统不需要做太大的改变,电力线网络遍布各个建筑,通过电力线可以访问连接在可见光通信设备节约了系统的构建成本。
4、用电力线载波和可见光通信结合的通信系统相对于目前的LED可见光通信系统可靠性降低,使用QC-LDPC编码方式,提高了系统的可靠性,并且通过自适应的方式调整合适的码率,减少了传输信息的冗余,在保证可靠性的前提下降低了网络成本,提高了传输速率。
附图说明
图1为本发明的结构框图;
图2为本发明所述PLC通信模块的工作流程框图;
图3为本发明所述VLC通信模块的结构框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定,但不限于此。
实施例1
一种基于码率自适应QC-LDPC编码方式的电力线载波的可见光通信系统,包括依次连接的QC-LDPC编码模块、PLC通信模块、中间转接模块、VLC通信模块和QC-LDPC译码模块,所述PLC通信模块通过电力线连接所述中间转接模块,如图1所示;所述VLC通信模块包括依次连接的LED驱动、LED、光电探测器、光功率计、放大器及滤波器,如图3所示。
所述QC-LDPC编码模块用于对输入信号进行编码,得到数字信号并发送至所述PLC通信模块,并且根据反馈的PLC噪声功率及VLC接收光功率调整编码码率,并将调整后的编码码率发送至所述QC-LDPC译码模块;所述PLC通信模块将接收的数字信号耦合到所述电力线上进行传播,产生电力载波信号并发送至所述中间转接模块,并且将PLC噪声功率反馈至所述QC-LDPC编码模块;所述中间转接模块将电力载波信号转化成所述LED可传输的信号;所述LED发射光信号至所述光电探测器,所述光电探测器接收光信号并将光信号转化为电信号,所述光电探测器还将产生的VLC接收光功率反馈至所述QC-LDPC编码模块;所述QC-LDPC译码模块根据接收到的调整后的编码码率对电信号进行译码,得到原始的数字信号。
所述PLC通信模块包括PLC调制器。
所述PLC调制器接收数字信号,经过电力线耦合到电力线上进行传播。如图2所示。
所述中间转接模块包括带通滤波器和交直流转换器。
所述带通滤波器分离出调制信号,所述交直流转换器将交流驱动转换成直流驱动,并将调制信号及直流驱动加载至所述LED,驱动所述LED发光。
实施例1所述的可见光通信系统的结构框图如图1所示。
实施例2
上述可见光通信系统的运行方法,具体步骤包括:
(1)所述QC-LDPC编码模块对输入信号进行编码,得到数字信号并发送至所述PLC通信模块,并且根据反馈的PLC噪声功率及VLC接收光功率调整编码码率,并将调整后的编码码率发送至所述QC-LDPC译码模块;
(2)所述PLC通信模块将接收的数字信号耦合到所述电力线上进行传播,产生电力载波信号并发送至所述中间转接模块,并且将PLC噪声功率反馈至所述QC-LDPC编码模块;
(3)所述中间转接模块接收电力载波信号并加载至所述LED,驱动所述LED发光;所述LED发射光信号至所述光电探测器,所述光电探测器接收光信号并将光信号转化为电信号,所述光电探测器还将产生的VLC接收光功率反馈至所述QC-LDPC编码模块;
(4)所述QC-LDPC译码模块根据接收到的调整后的编码码率对电信号进行译码,得到原始的数字信号。
根据反馈的PLC噪声功率及VLC接收光功率,所述QC-LDPC编码模块通过神经网络算法调整编码码率。
Claims (7)
1.一种基于码率自适应QC-LDPC编码方式的电力线载波的可见光通信系统,其特征在于,包括依次连接的QC-LDPC编码模块、PLC通信模块、中间转接模块、VLC通信模块和QC-LDPC译码模块,所述PLC通信模块通过电力线连接所述中间转接模块,所述VLC通信模块包括依次连接的LED驱动、LED、光电探测器、光功率计、放大器及滤波器。
2.根据权利要求1所述的一种基于码率自适应QC-LDPC编码方式的电力线载波的可见光通信系统,其特征在于,所述QC-LDPC编码模块用于对输入信号进行编码,得到数字信号并发送至所述PLC通信模块,并且根据反馈的PLC噪声功率及VLC接收光功率调整编码码率,并将调整后的编码码率发送至所述QC-LDPC译码模块;所述PLC通信模块将接收的数字信号耦合到所述电力线上进行传播,产生电力载波信号并发送至所述中间转接模块,并且将PLC噪声功率反馈至所述QC-LDPC编码模块;所述中间转接模块将电力载波信号转化成所述LED可传输的信号;所述LED发射光信号至所述光电探测器,所述光电探测器接收光信号并将光信号转化为电信号,所述光电探测器还将产生的VLC接收光功率反馈至所述QC-LDPC编码模块;所述QC-LDPC译码模块根据接收到的调整后的编码码率将电信号进行译码,得到原始的数字信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于码率自适应QC-LDPC编码方式的电力线载波的可见光通信系统,其特征在于,所述PLC通信模块包括PLC调制器。
4.根据权利要求1所述的一种基于码率自适应QC-LDPC编码方式的电力线载波的可见光通信系统,其特征在于,所述中间转接模块包括带通滤波器和交直流转换器。
5.根据权利要求4所述的一种基于码率自适应QC-LDPC编码方式的电力线载波的可见光通信系统,其特征在于,所述带通滤波器分离出调制信号,所述交直流转换器将交流驱动转换成直流驱动,并将调制信号及直流驱动加载至所述LED,驱动所述LED发光。
6.权利要求1-5任一所述的一种基于码率自适应QC-LDPC编码方式的电力线载波的可见光通信系统的运行方法,其特征在于,具体步骤包括:
(1)所述QC-LDPC编码模块对输入信号进行编码,得到数字信号并发送至所述PLC通信模块,并且根据反馈的PLC噪声功率及VLC接收光功率调整编码码率,并将调整后的编码码率发送至所述QC-LDPC译码模块;
(2)所述PLC通信模块将接收的数字信号耦合到所述电力线上进行传播,产生电力载波信号并发送至所述中间转接模块,并且将PLC噪声功率反馈至所述QC-LDPC编码模块;
(3)所述中间转接模块接收电力载波信号并加载至所述LED,驱动所述LED发光;所述LED发射光信号至所述光电探测器,所述光电探测器接收光信号并将光信号转化为电信号,所述光电探测器还将产生的VLC接收光功率反馈至所述QC-LDPC编码模块;
(4)所述QC-LDPC译码模块根据接收到的调整后的编码码率将电信号进行译码,得到原始的数字信号。
7.根据权利要求6所述的一种基于码率自适应QC-LDPC编码方式的电力线载波的可见光通信系统的运行方法,其特征在于,根据反馈的PLC噪声功率及VLC接收光功率,所述QC-LDPC编码模块通过神经网络算法调整编码码率。
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