CN107104733B - 一种基于可见光通信的数据发送方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于可见光通信的数据发送方法、装置及系统，用以解决现有的可见光通信系统频谱效率较低的问题。方法包括：对获得的待发送数据进行串并转换处理，得到至少两条并行的支路数据，其中，所述支路数据分别对应于可见光光源的不同灯芯；对所述至少两条并行的支路数据分别进行调制处理，得到调制信号；将所述调制信号分别输入到对应的灯芯上，通过所述可见光光源的各灯芯分别发射出携带有不同支路数据的光信号。

Description

一种基于可见光通信的数据发送方法、装置及系统

技术领域

本申请涉及可见光通信技术领域，尤其涉及一种可见光通信的数据发送方法、装置及系统。

背景技术

随着照明科技产业的不断发展，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)照明技术凭借自身节能、寿命长、可靠等优点得以迅速普及，而随着无线通信技术的不断革新升级，一种基于LED发光源的可见光通信技术也随着LED照明技术的普及而兴起。

可见光通信技术主要利用了LED的快速开关响应特性，通过控制控制电路使LED光源发出肉眼感知不到的高速明暗闪烁信号的方式，将数据信息以照明光的形式通过自由空间发送出去，同时利用光电检测器(Photodiodes，PDs)等光电转换器件接收LED光源发出的光信号并转换成电信号，进而获取信息，进而达到通过LED光源实现数据传输的目的。

可见光通信具有节能化、智能化、信息化、安全化、无电磁辐射等优点，弥补传统无线通信系统的诸多缺陷。但是可见光通信系统也存在一些问题，其中最大的问题就是由于LED光源固有的非线性传输特性，极大的限制了可见光通信的频谱效率(即，限制了可见光通信系统的调制带宽)。由于可见光通信系统的调制带宽受LED光源的非线性特性影响，并且LED光源的线性传输范围有限，因此在传输信号通过LED光源的过程中，当信号幅度过大时会造成饱和失真，而信号幅度过小时，又会出现截止失真，这样高幅度(或者低幅度)的信号在通过可见光通信系统传输时，便失真为畸变信号。而接收端接收到畸变信号后，无法通过畸变信号恢复出原始信号，从而极大的限制了现有的可见光通信系统的误比特率(频谱效率)。

由此可见，目前亟需一种能够提高可见光通信系统频谱效率的方法。

发明内容

本申请实施例提供一种基于可见光通信的数据发送方法，用以解决现有的可见光通信系统频谱效率较低的问题。

本申请实施例还提供一种基于可见光通信的数据接收方法，用以解决现有的可见光通信系统频谱效率较低的问题。

本申请实施例还提供一种可见光通信系统，用以解决现有的可见光通信系统频谱效率较低的问题。

本申请实施例采用下述技术方案：

一种基于可见光通信的数据发送方法，包括：

对获得的待发送数据进行串并转换处理，得到至少两条并行的支路数据，其中，所述支路数据分别对应于可见光光源的不同灯芯；

对所述至少两条并行的支路数据分别进行调制处理，得到调制信号；

将所述调制信号分别输入到对应的灯芯上，通过所述可见光光源的各灯芯分别发射出携带有不同支路数据的光信号。

一种基于可见光通信的数据接收方法，包括：

接收可见光光源发出的光信号；

对所述接收到的光信号进行解析，确定所述可见光光源的不同灯芯所发出的支路数据。

一种基于可见光通信的数据发送装置，包括：

串并转换单元，用于对获得的待发送数据进行串并转换处理，得到至少两条并行的支路数据，其中，所述支路数据分别对应于可见光光源的不同灯芯；

调制单元，用于对所述至少两条并行的支路数据分别进行调制处理，得到调制信号；

发射单元，用于将所述调制信号分别输入到对应的灯芯上，通过所述可见光光源的各灯芯分别发射出携带有不同支路数据的光信号。

一种基于可见光通信的数据接收装置，包括：

信号接收单元，用于接收可见光光源发出的光信号；

解析单元，用于对所述接收到的光信号进行解析，确定所述可见光光源的不同灯芯所发出的支路数据。

一种可见光通信系统，包括：可见光光源发射端和接收端；

其中，可见光光源发射端，用于对获得的待发送数据进行串并转换处理，得到至少两条并行的支路数据，其中，所述支路数据分别对应于可见光光源的不同灯芯，对所述至少两条并行的支路数据分别进行调制处理，得到调制信号；将所述调制信号分别输入到对应的灯芯上，通过所述可见光光源的各灯芯分别发射出携带有不同支路数据的光信号；

接收端，用于接收可见光光源发出的光信号，对所述接收到的光信号进行解析，确定所述可见光光源的不同灯芯所发出的支路数据。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

由于可以通过串并转换处理，将待发送的数据转化成至少两条并行的支路数据，并对支路数据分别进行调制处理，得到调制信号，进而将不同支路数据所对应的不同调制信号分别输入到可见光光源的不同灯芯上，从而通过该可见光光源的各个灯芯发射出携带有不同支路数据的光信号。而在现有技术中，同一个可见光光源的各个灯芯发射出的都是携带有相同数据的光信号。假设一个可见光光源有6个灯芯，则利用现有技术，该可见光光源一次只能向外发射出携带有一种数据的光信号，则采用现有技术可见光光源的频谱效率等于该可见光光源中一个灯芯的频谱效率；而采用本方案，该可见光光源中的每个灯芯都可以发射出一种携带有不同数据的光信号，则采用本方案，该可见光光源一次可以向外发射出携带有六种数据的光信号，在这种情况下，该LED灯的频谱效率等于其中各个灯芯频谱效率之和。相对于现有技术，利用本方案提供的数据发送方法可以明显改善现有的可见光通信系统频谱效率较低的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种基于可见光通信的数据发送方法的具体实现流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种发射端系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种基于可见光通信的数据接收方法的具体实现流程示意图；

图4为本申请实施例提供的一种可见光通信系统中接收端数据接收方法的具体实现流程示意图；

图5为本申请实施例提供的一种可见光通信系统的具体结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种数据发送装置的具体结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种数据接收装置的具体结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

实施例1

本申请实施例提供一种基于可见光通信的数据发送方法，用以解决现有的可见光通信系统频谱效率较低的问题。

本申请实施例提供的于可见光通信的数据发送方法的执行主体，可以但不限于为LED灯、LED屏幕、OLED屏幕等可以发射出可见光的发光源中的至少一种。为便于描述，下文以该方法的执行主体为LED灯为例，对该方法的实施方式进行介绍。可以理解，该方法的执行主体为LED灯只是一种示例性的说明，并不应理解为对该方法的限定。

该方法的具体实现流程图如图1所示，主要包括下述步骤：

步骤11，对获得的待发送数据进行串并转换处理，得到至少两条并行的支路数据；

现有的可见光通信技术中，每一个作为可见光光源的LED灯均可以为可见光通信系统中的一个发射端，通过将待发射的数据进行编码调制以及数模转换处理，从而将待发射的数据转化为对应的模拟信号，并将该模拟信号加载到LED灯的驱动电路上，以使得该LED灯在驱动电路的控制下，通过明暗闪烁的方式，发射出携带有待发射数据的光信号，达到数据传输的目的。

而在现有的这种可见光通信系统中，在对待发射的数据进行的编码调制时，我们是对待发射的数据整体进行编码调制，进而将编码调制后得到的编码调制数据整体加载到一个LED灯的驱动电路上，则在这种情况下，该LED灯上的每个灯芯在驱动电路的控制下，均会按照同样的闪烁频率进行明暗交替的闪烁发光，从而通过一个LED灯中的每个灯芯均会发射出携带有相同数据的光信号。

然而，由于LED光源固有的非线性传输特性，极大的限制了现有可见光通信系统的频谱效率，其中频谱效率是指净比特率(有用信息速率，不包括纠错码)或最大吞吐量除以通信信道或数据链路的带宽。打一个简单的比喻，在可见光通信系统中，我们假设通信信道的带宽是由作为发射端的LED灯的灯芯数量决定的(这里只是一个简单的比喻，在实际使用中可见光通信系统的通信信道带宽受到多方面因素的决定的)，假设LED灯由9个灯芯组成，LED灯的各个灯芯的带宽都是一样的，当该LED灯中的各个灯芯均发射相同的信息时，即多个灯芯等效为一个灯芯时，该LED灯的频谱效率与其中每个灯芯的频谱效率是相同的。而当同一个LED灯中的各灯芯分别传输不同的信息时，在这种情况下，该LED灯的频谱效率等于其中各个灯芯频谱效率之和。而很明显，如果可以让该LED灯的9个灯芯分别发射出携带有不同数据的光信号时，则可以明显的提高可见光通信系统的频谱效率。

为了达到使LED灯中的每个灯芯均发射出携带有不同数据的光信号的效果，在一种实施方式中，我们首先可以将由多个待发射数据组成的高速数据流转换成多条支路数据，而每一条支路数据可以对应LED灯中的一个灯芯，进而后续可以将支路数据进行调制编码，并将经过调制编码后得到的调制信号加载到对应的灯芯上，从而可以使LED灯上的每个灯芯均发射出携带有不同数据的光信号。

一般地，我们通常使用正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDM)技术，来将由多条待发射数据组成的串行数据流转换成多条并行的支路数据，而由于可见光通信系统采用的是强制调制/直接检测技术，可见光通信系统只能传输正的实数，因而需要对传统的OFDM技术进行一些适应性的改进，目前已有的应用在可见光通信系统中的OFDM调制方案主要有：直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)技术，非对称限幅光正交频分复用(ACO-OFDM)技术以及极性正交频分复用(U-OFDM)技术。

需要说明的是，一般可以通过串并转换器，利用OFDM技术来实现将串行数据转化成多条并行数据的目的。

步骤12，对所述至少两条并行的支路数据分别进行调制处理，得到调制信号；

需要说明的是，在一种实施方式中，我们可以利用上述三种可以应用到可见光通信系统中的OFDM调制方案，来对通过执行步骤11得到至少两条并行的支路数据进行调制处理，则本申请实施例中，步骤12的具体实现方式可以为：利用正交频分复用(OFDM)技术，对所述至少两条并行的支路数据分别进行调制处理。

假设通过执行步骤11，串行数据被转换成了K条并行的支路数据，针对其中第一条支路数据，可以首先确定该条支路数据所对应的正交幅度调制(Quadrature AmplitudeModulation，QAM)的调制阶数，一般地，正交幅度调制的常见调制阶数有16阶、64阶、256阶等等，即16-QAM、64-QAM、256-QAM等，在确定第一条支路数据所对应的调制阶数后，可以按照确定的调制阶数，对该条支路数据进行QAM调制处理。进而，后续可以对经过QAM调制处理后的数据进行N点的逆快速傅里叶变换(Inverse Fast Fourier Transform，IFFT)，进而得到数据量为M的调配信号。需要说明的是，其中的N点是指在进行快速傅里叶变换或逆快速傅里叶变换时的采样点数。

这里需要说明的是，针对通过执行步骤11得到的多条并行的支路数据，在进行调制处理时，针对第一条支路数据可以是按照ACO-OFDM方式进行调制，进而针对第一条支路数据，在经过步骤12的处理后，可以得到数据量为M的ACO-OFDM调制信号。而针对除第一条支路数据外的其他支路数据，往往可以按照U-OFDM的方式进行调制，假设以其中第h条支路数据为例，首先确定该条支路数据所对应的调制阶数，并按照确定的调制阶数对该条数据进行QAM调制，对经过QAM调制处理后的数据进行N/2^h点的IFFT后，进而可以得到数据量为M/2^h-1的调制信号，为了使经过调制处理后得到的第h条支路对应的调制数据的数据量与第一条支路数据对应的调制信号的数据量相同，则可以将第h条支路数据所对应的调制信号复制2^h-1倍，以得到数据量为M的调制信号。针对除第一条支路数据外的其他支路数据，可以依次按照上述方式进行调制处理。

步骤13，将所述调制信号分别输入到对应的灯芯上，通过所述可见光光源的各灯芯分别发射出携带有不同支路数据的光信号。

通过执行步骤12，可以将通过执行步骤11转换得到的若干条支路数据转换成数据量相同的调制信号，为了避免可见光通信系统中出现的符号间干扰的问题，在一种实施方式中，可以将经过执行步骤12调制得到的各条调制信号添加循环前缀(CP)。

后续可以对添加了循环前缀(CP)的各条并行的调制信号进行并串转换处理，将多条并行的调制信号转换一条串行的调制信号，并进一步的通过数模转换将数字信号转换成模拟信号，从而将经过上述处理后得到调制信号输入到LED灯相应的灯芯上，进而LED灯中的各个灯芯可以按照接收到的不同的模拟信号进行明暗闪烁的发光，以发射出携带有不同支路数据对应的调制信号的光信号。

需要说明的是，虽然LED灯中的各个灯芯分别按照不同的调制信号进行发光，但是各个灯芯发出的光信号在空间上经过了线性叠加，所以通常也可以认为该LED灯发出的光信号强度经过叠加后是近似线性的，因而接收端只需要通过一个光电检测器即可接收到该LED灯发射的光信号。

上述步骤11～步骤13可以通过可见光通信发射端系统来实现，该系统的具体框架示意图如图2所示，待发射的数据流输入该系统后，经过串并转换装置将串行数据流转换成K条支路数据，并分别对这K条数据进行QAM调制处理和IFFT处理，得到各条支路数据对应的调制信号，并对除了第一条支路数据以外的其他支路数据对应的调制信号进行复制，将经过上述处理后的调制信号添加循环前缀“CP”，并对调制信号进行并串转换处理和数模转换处理，将处理后得到的调制信号输入到LED灯对应的灯芯上，LED灯中的各灯芯可以按照接收到的调制信号，发射出携带有不同支路数据的光信号。

上文以执行主体为可见光通信系统中的发射端(LED灯)为例，对本申请实施例提供的一种基于可见光通信的数据发送方法进行了具体介绍，为了便于对该可见光通信系统更全面的了解，下文以执行主体为接收端(如，智能终端)为例，对本申请实施例提供的基于可见光通信的数据接收进行进一步说明。

该方法的具体实现流程图如图3所示，主要包括下述步骤：

步骤21，接收可见光光源发出的光信号；

以接收端为智能手机为例，智能手机可以通过摄像头来接收发射端LED灯发出的光信号，或者还可以在智能手机上设置光敏传感器，并利用该光敏传感器来接收发射端LED灯发出的光信号。

例如，用户可以携带着手机走到的LED灯下，并开启智能手机的摄像头，进而可以通过拍照等方式来接收附近LED灯发出的光信号。

这里需要说明的是，智能手机上用于接收LED灯发出的光信号的装置不仅限于上述两种装置，还可以为其他具有光电探测功能的装置，本申请实施例对智能手机采用哪种装置接收LED灯发送的光信号不做具体限定。

步骤22，对所述接收到的光信号进行解析，确定所述可见光光源的不同灯芯所发出的支路数据。

通过执行步骤21，智能手机接收到了LED灯发出的光信号，为了便于后续从该光信号中确定出LED灯的各个灯芯所发射出的支路数据，智能手机首先需要将接收到的光信号转换为电信号，并对电信号进行模数转换处理和串并转换处理，则在一种实施方式中，步骤22的具体实现方式可以为：将所述接收到的光信号转换为电信号；对所述电信号进行模数转换处理和串并转换处理，并对经过处理后的电信号进行解析，得到所述可见光光源的不同灯芯发出的支路数据。

其中，智能手机可以利用光电转换装置将接收到的光信号转换成电信号。智能手机通过光电转换装置将通过执行步骤21接收到的光信号转换为电信号，转换后得到的电信号可以通过下式[1]表示：

其中，h_k表示K个灯芯发射出的光信号到达接收端经过光电转换装置检测后的电信号增益，x_k表示光电转换装置接收到的K个灯芯发射出的光信号，n_(t)表示加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise，AWGN)。

对经过光电转换后得到的电信号进行模数转换，将电信号转换为数字信号，并移出数字信号中的循环前缀“CP”，并对电信号进行串并转换处理，进而后续可以对经过上述处理后的电信号进行解析，以确定电信号所对应的支路数据。

在一种实施方式中，对经过处理后的电信号进行解析，得到所述可见光光源的不同灯芯发出的支路数据，具体可以包括：对所述处理后的电信号进行快速傅里叶变换处理(Fast Fourier Transform，FFT)；利用正交频分复用解调方法，依次从经过快速傅里叶变换处理后的电信号中的解析出所述不同灯芯发出的支路数据。

需要说明的是，经过FFT后，第K个灯芯所携带的支路数据X_k(t)可以通过下式[2]表示：

根据上式可知满足对称特性的信号在经过FFT后对奇数子载波没有影响，所以对于接收端信号可以在N点FFT后直接从奇数子载波上恢复出第一条支路ACO-OFDM信号接着对恢复出的信号重新进行调制得到i₁(t)，并把i₁(t)当作噪声从接收到的总信号中减去。接着将相等的信号进行相加，然后用传统的U-OFDM解调方法(用正值部分减去负值部分的绝对值得到双极性信号，经过FFT后解调出发送端数据)对第二条支路信号进行解调。采用类似的方法继续解调其他支路的信号直到K个灯芯发出的信号都被检测出来为止。

上述步骤21～步骤22可以通过如图4所示的流程示意图表示。

因为发送端采用多个LED灯中的各个灯芯并行传输不同的信息，所以系统的频谱效率等于所有灯芯传输的信号频谱效率的和。对于ACO-OFDM信号，其频谱效率如下式[3]所示：

对于U-OFDM信号，其频谱效率如下式[4]所示：

其中，N表示IFFT/FFT的点数，M表示调制阶数，N_CP表示循环前缀的长度。所以采用本申请实施例提供的可见光通信系统的频谱效率如下式[5]所示：

随着发送端灯芯数目的增加，系统的频谱效率也会随之增加。

采用本申请实施例1提供的数据发送方法，由于可以通过串并转换处理，将待发送的数据转化成至少两条并行的支路数据，并对支路数据分别进行调制处理，得到调制信号，进而将不同支路数据所对应的不同调制信号分别输入到可见光光源的不同灯芯上，从而通过该可见光光源的各个灯芯发射出携带有不同支路数据的光信号。而在现有技术中，同一个可见光光源的各个灯芯发射出的都是携带有相同数据的光信号。假设一个可见光光源有6个灯芯，则利用现有技术，该可见光光源一次只能向外发射出携带有一种数据的光信号，则采用现有技术可见光光源的频谱效率等于该可见光光源中一个灯芯的频谱效率；而采用本方案，该可见光光源中的每个灯芯都可以发射出一种携带有不同数据的光信号，则采用本方案，该可见光光源一次可以向外发射出携带有六种数据的光信号，在这种情况下，该LED灯的频谱效率等于其中各个灯芯频谱效率之和。相对于现有技术，利用本方案提供的数据发送方法可以明显改善现有的可见光通信系统频谱效率较低的问题。

实施例2

基于前述实施例1详细叙述了本申请的发明构思，为了便于更好的理解本申请的技术特征、手段和效果，下面对本申请的互联网信息资源的调度方法进一步说明，从而形成了本申请的又一个实施例。

本申请实施例提供一种可见光通信系统，用以解决现有的可见光通信系统频谱效率较低的问题。如图5所示，为本申请实施例提供的可见光通信系统的结构示意图，包括若干个发射端(可见光光源LED灯)以及接收端(移动终端)。

其中，可见光光源发射端，用于对获得的待发送数据进行串并转换处理，得到至少两条并行的支路数据，其中，所述支路数据分别对应于可见光光源的不同灯芯，对所述至少两条并行的支路数据分别进行调制处理，得到调制信号；将所述调制信号分别输入到对应的灯芯上，通过所述可见光光源的各灯芯分别发射出携带有不同支路数据的光信号；

接收端，用于接收可见光光源发出的光信号，对所述接收到的光信号进行解析，确定所述可见光光源的不同灯芯所发出的支路数据。

具体的，该可见光通信系统的工作原理详见上述实施例的相关描述，此处不再赘述。

采用本申请实施例2提供的可见光通信系统，由于可以通过串并转换处理，将待发送的数据转化成至少两条并行的支路数据，并对支路数据分别进行调制处理，得到调制信号，进而将不同支路数据所对应的不同调制信号分别输入到可见光光源的不同灯芯上，从而通过该可见光光源的各个灯芯发射出携带有不同支路数据的光信号。而在现有技术中，同一个可见光光源的各个灯芯发射出的都是携带有相同数据的光信号。假设一个可见光光源有6个灯芯，则利用现有技术，该可见光光源一次只能向外发射出携带有一种数据的光信号，则采用现有技术可见光光源的频谱效率等于该可见光光源中一个灯芯的频谱效率；而采用本方案，该可见光光源中的每个灯芯都可以发射出一种携带有不同数据的光信号，则采用本方案，该可见光光源一次可以向外发射出携带有六种数据的光信号，在这种情况下，该LED灯的频谱效率等于其中各个灯芯频谱效率之和。相对于现有技术，利用本方案提供的数据发送方法可以明显改善现有的可见光通信系统频谱效率较低的问题。

实施例3

本申请实施例提供一种基于可见光通信的数据发送装置，用以解决现有的可见光通信系统频谱效率较低的问题。该装置的具体结构示意图如图6所示，包括：串并转换单元31、调制单元32以及发射单元33。

其中，串并转换单元31，用于对获得的待发送数据进行串并转换处理，得到至少两条并行的支路数据，其中，所述支路数据分别对应于可见光光源的不同灯芯；

调制单元32，用于对所述至少两条并行的支路数据分别进行调制处理，得到调制信号；

发射单元33，用于将所述调制信号分别输入到对应的灯芯上，通过所述可见光光源的各灯芯分别发射出携带有不同支路数据的光信号。

在一种实施方式中，调制单元32，具体用于：利用正交频分复用技术，对所述至少两条并行的支路数据分别进行调制处理。

在一种实施方式中，调制单元32，具体用于：确定所述至少两条并行的支路数据分别对应的调制阶数；按照所述支路数据对应的调制阶数，利用正交幅度调制，对所述支路数据进行调制处理，并对经过正交幅度调制处理后的数据进行逆快速傅里叶变换，得到正的实数值调制信号。

在一种实施方式中，得到的所述调制信号，包括：非对称限幅光正交频分复用ACO-OFDM信号和极性正交频分复用U-OFDM信号。

在一种实施方式中，发射单元33，具体用于：对所述调制信息进行并串转换处理和数模转换处理，将经过处理后的调制信号输入到对应的灯芯上。

采用本申请实施例3提供的基于可见光通信的数据发送装置，由于可以通过串并转换处理，将待发送的数据转化成至少两条并行的支路数据，并对支路数据分别进行调制处理，得到调制信号，进而将不同支路数据所对应的不同调制信号分别输入到可见光光源的不同灯芯上，从而通过该可见光光源的各个灯芯发射出携带有不同支路数据的光信号。而在现有技术中，同一个可见光光源的各个灯芯发射出的都是携带有相同数据的光信号。假设一个可见光光源有6个灯芯，则利用现有技术，该可见光光源一次只能向外发射出携带有一种数据的光信号，则采用现有技术可见光光源的频谱效率等于该可见光光源中一个灯芯的频谱效率；而采用本方案，该可见光光源中的每个灯芯都可以发射出一种携带有不同数据的光信号，则采用本方案，该可见光光源一次可以向外发射出携带有六种数据的光信号，在这种情况下，该LED灯的频谱效率等于其中各个灯芯频谱效率之和。相对于现有技术，利用本方案提供的数据发送方法可以明显改善现有的可见光通信系统频谱效率较低的问题。

实施例4

本申请实施例提供一种基于可见光通信的数据接收装置，用以解决现有的可见光通信系统频谱效率较低的问题。该装置的具体结构示意图如图7所示，包括：信号接收单元41以及解析单元42。

其中，信号接收单元41，用于接收可见光光源发出的光信号；

解析单元42，用于对所述接收到的光信号进行解析，确定所述可见光光源的不同灯芯所发出的支路数据。

在一种实施方式中，解析单元42，具体用于：将所述接收到的光信号转换为电信号；对所述电信号进行模数转换处理和串并转换处理，并对经过处理后的电信号进行解析，得到所述可见光光源的不同灯芯发出的支路数据。

在一种实施方式中，解析单元42，具体用于：对所述处理后的电信号进行快速傅里叶变换处理；利用正交频分复用解调方法，依次从经过快速傅里叶变换处理后的电信号中解析出所述不同灯芯发出的支路数据。

采用本申请实施例4提供的基于可见光通信的数据接收装置，由于可以通过串并转换处理，将待发送的数据转化成至少两条并行的支路数据，并对支路数据分别进行调制处理，得到调制信号，进而将不同支路数据所对应的不同调制信号分别输入到可见光光源的不同灯芯上，从而通过该可见光光源的各个灯芯发射出携带有不同支路数据的光信号。而在现有技术中，同一个可见光光源的各个灯芯发射出的都是携带有相同数据的光信号。假设一个可见光光源有6个灯芯，则利用现有技术，该可见光光源一次只能向外发射出携带有一种数据的光信号，则采用现有技术可见光光源的频谱效率等于该可见光光源中一个灯芯的频谱效率；而采用本方案，该可见光光源中的每个灯芯都可以发射出一种携带有不同数据的光信号，则采用本方案，该可见光光源一次可以向外发射出携带有六种数据的光信号，在这种情况下，该LED灯的频谱效率等于其中各个灯芯频谱效率之和。相对于现有技术，利用本方案提供的数据发送方法可以明显改善现有的可见光通信系统频谱效率较低的问题。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种基于可见光通信的数据发送方法，其特征在于，包括：

对获得的待发送数据进行串并转换处理，得到至少两条并行的支路数据，其中，所述支路数据分别对应于可见光光源的不同灯芯；

对所述至少两条并行的支路数据分别进行调制处理，得到调制信号；

将所述调制信号分别输入到对应的灯芯上，通过所述可见光光源的各灯芯分别发射出携带有不同支路数据的光信号；

其中，对所述至少两条并行的支路数据分别进行调制处理，得到调制信号，具体包括：

针对其中第一条支路数据，首先确定该条支路数据所对应的正交幅度调制的调制阶数，在确定第一条支路数据所对应的调制阶数后，按照确定的调制阶数，对该条支路数据进行正交幅度调制处理，然后对经过正交幅度调制处理后的数据进行N点的逆快速傅里叶变换，进而得到数据量为M的调制信号，其中的N点是指在进行逆快速傅里叶变换时的采样点数；

针对除第一条支路数据外的第h条支路数据，首先确定该条支路数据所对应的调制阶数，并按照确定的调制阶数对该条数据进行正交幅度调制，对经过正交幅度调制处理后的数据进行N/2^h点的逆快速傅里叶变换后，进而可以得到数据量为M/2^h-1的调制信号，为了使经过调制处理后得到的第h条支路对应的调制数据的数据量与第一条支路数据对应的调制信号的数据量相同，将第h条支路数据所对应的调制信号复制2^h-1倍，以得到数据量为M的调制信号；针对除第一条支路数据外的其他支路数据，依次按照上述方式进行调制处理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，得到的所述调制信号，包括：

非对称限幅光正交频分复用ACO-OFDM信号和极性正交频分复用U-OFDM信号。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述调制信号分别输入到对应的灯芯上，具体包括：

对所述调制信号进行并串转换处理和数模转换处理，将经过处理后的调制信号输入到对应的灯芯上。

4.一种基于可见光通信的数据接收方法，其特征在于，包括：

接收可见光光源发出的光信号；

将所述接收到的光信号转换为电信号；

对所述电信号进行模数转换处理和串并转换处理，并对经过处理后的电信号进行解析，得到所述可见光光源的不同灯芯发出的支路数据；

其中，对经过处理后的电信号进行解析，得到所述可见光光源的不同灯芯发出的支路数据，具体包括：

对所述处理后的电信号进行N点的快速傅里叶变换处理，N点是指在进行快速傅里叶变换时的采样点数；

从奇数子载波上恢复出第一条支路的正交频分复用信号，接着按照数据发送时第一条支路数据所对应的调制阶数和调制方式对恢复出的正交频分复用信号重新进行调制，并把重新调制得到的信号从接收到的总信号中减去，接着将相等的信号进行相加，然后用正值部分减去负值部分的绝对值得到双极性信号，并经过快速傅里叶变换解调出发送端数据对第二条支路信号；依次按照上述方式解调其他支路的信号直到所有灯芯发出的信号都被检测出来为止。

5.一种基于可见光通信的数据发送装置，其特征在于，包括：

串并转换单元，用于对获得的待发送数据进行串并转换处理，得到至少两条并行的支路数据，其中，所述支路数据分别对应于可见光光源的不同灯芯；

调制单元，用于对所述至少两条并行的支路数据分别进行调制处理，得到调制信号；

发射单元，用于将所述调制信号分别输入到对应的灯芯上，通过所述可见光光源的各灯芯分别发射出携带有不同支路数据的光信号；

其中，调制单元，具体用于：

针对其中第一条支路数据，首先确定该条支路数据所对应的正交幅度调制的调制阶数，在确定第一条支路数据所对应的调制阶数后，按照确定的调制阶数，对该条支路数据进行正交幅度调制处理，然后对经过正交幅度调制处理后的数据进行N点的逆快速傅里叶变换，进而得到数据量为M的调制信号，其中的N点是指在进行逆快速傅里叶变换时的采样点数；

针对除第一条支路数据外的第h条支路数据，首先确定该条支路数据所对应的调制阶数，并按照确定的调制阶数对该条数据进行正交幅度调制，对经过正交幅度调制处理后的数据进行N/2^h点的逆快速傅里叶变换后，进而可以得到数据量为M/2^h-1的调制信号，为了使经过调制处理后得到的第h条支路对应的调制数据的数据量与第一条支路数据对应的调制信号的数据量相同，将第h条支路数据所对应的调制信号复制2^h-1倍，以得到数据量为M的调制信号；针对除第一条支路数据外的其他支路数据，依次按照上述方式进行调制处理。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，得到的所述调制信号，包括：

非对称限幅光正交频分复用ACO-OFDM信号和极性正交频分复用U-OFDM信号。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，发射单元，具体用于：

对所述调制信号进行并串转换处理和数模转换处理，将经过处理后的调制信号输入到对应的灯芯上。

8.一种基于可见光通信的数据接收装置，其特征在于，包括：

信号接收单元，用于接收可见光光源发出的光信号；

解析单元，用于

将所述接收到的光信号转换为电信号；对所述电信号进行模数转换处理和串并转换处理，并对经过处理后的电信号进行解析，得到所述可见光光源的不同灯芯发出的支路数据；

其中，解析单元，具体用于：

对所述处理后的电信号进行N点的快速傅里叶变换处理，N点是指在进行快速傅里叶变换时的采样点数；

从奇数子载波上恢复出第一条支路的正交频分复用信号，接着按照数据发送时第一条支路数据所对应的调制阶数和调制方式对恢复出的正交频分复用信号重新进行调制，并把重新调制得到的信号从接收到的总信号中减去，接着将相等的信号进行相加，然后用正值部分减去负值部分的绝对值得到双极性信号，并经过快速傅里叶变换解调出发送端数据对第二条支路信号；依次按照上述方式解调其他支路的信号直到所有灯芯发出的信号都被检测出来为止。

9.一种可见光通信系统，其特征在于，包括：可见光光源发射端和接收端；

可见光光源发射端，用于对获得的待发送数据进行串并转换处理，得到至少两条并行的支路数据，其中，所述支路数据分别对应于可见光光源的不同灯芯；对所述至少两条并行的支路数据分别进行调制处理，得到调制信号；将所述调制信号分别输入到对应的灯芯上，通过所述可见光光源的各灯芯分别发射出携带有不同支路数据的光信号；

其中，对所述至少两条并行的支路数据分别进行调制处理，得到调制信号，具体包括：

针对其中第一条支路数据，首先确定该条支路数据所对应的正交幅度调制的调制阶数，在确定第一条支路数据所对应的调制阶数后，按照确定的调制阶数，对该条支路数据按照ACO-OFDM方式进行正交幅度调制处理，然后对经过正交幅度调制处理后的数据进行N点的逆快速傅里叶变换，进而得到数据量为M的调制信号，其中的N点是指在进行逆快速傅里叶变换时的采样点数；

针对除第一条支路数据外的第h条支路数据，首先确定该条支路数据所对应的调制阶数，并按照确定的调制阶数，对该条数据按照U-OFDM方式进行正交幅度调制，对经过正交幅度调制处理后的数据进行N/2^h点的逆快速傅里叶变换后，进而可以得到数据量为M/2^h-1的调制信号，为了使经过调制处理后得到的第h条支路对应的调制数据的数据量与第一条支路数据对应的调制信号的数据量相同，将第h条支路数据所对应的调制信号复制2^h-1倍，以得到数据量为M的调制信号；针对除第一条支路数据外的其他支路数据，依次按照上述方式进行调制处理；

接收端，用于接收可见光光源发出的光信号，将所述接收到的光信号转换为电信号；对所述电信号进行模数转换处理和串并转换处理，并对经过处理后的电信号进行解析，得到所述可见光光源的不同灯芯发出的支路数据；

其中，对经过处理后的电信号进行解析，得到所述可见光光源的不同灯芯发出的支路数据，具体包括：

对所述处理后的电信号进行N点的快速傅里叶变换处理，N点是指在进行快速傅里叶变换时的采样点数；

从奇数子载波上恢复出第一条支路的正交频分复用信号，接着按照数据发送时第一条支路数据所对应的调制阶数和调制方式对恢复出的正交频分复用信号重新进行调制，并把重新调制得到的信号从接收到的总信号中减去，接着将相等的信号进行相加，然后用正值部分减去负值部分的绝对值得到双极性信号，并经过快速傅里叶变换解调出发送端数据对第二条支路信号；依次按照上述方式解调其他支路的信号直到所有灯芯发出的信号都被检测出来为止。