CN111698029B - 一种可见光通信系统的检测方法、设置方法及检测装置 - Google Patents

Abstract

一种可见光通信系统的检测方法、设置方法及检测装置，用于检测可见光通信系统在预设调制度下所对应的误码率，其中，可见光通信系统包括发光二极管(5)，检测方法包括：S1，计算在预设调制度下，发光二极管(5)的第一电流值；S2，根据预设调制度对一电信号进行调制后输入至发光二极管(5)，获取发光二极管(5)中的第二电流值；S3，调节电信号的幅值，当第二电流值等于第一电流值时，记录幅值；S4，根据预设次数重复执行步骤S3，得到预设次数个幅值，并求得预设次数下的幅值平均值；S5，将幅值为幅值平均值的电信号输入至可见光通信系统，获取可见光通信系统的误码率。检测过程中多次测量求平均值，减小测量误差。

Description

一种可见光通信系统的检测方法、设置方法及检测装置

技术领域

本公开涉及可见光通信技术领域，具体地，涉及一种可见光通信系统的检测方法、设置方法及检测装置。

背景技术

发光二极管具有低功耗、寿命长、绿色环保等优点，其作为新一代照明光源正在代替传统白炽光，其还具有良好的可见光通信能力，实现光学无线信息的传输，即光通信技术，并成为国内外研究的热点。

可见光通信系统的发射端对发光二极管的调制常采用强度调制，在接收端常采用直接检测，提高调制度能增加信号光功率，但过高的调制度可能会导致调制带宽降低，影响通信系统整体性能。因此，在研究调制度对可见光通信系统性能影响的基础上，确定合适的调制度，能使可见光通信系统性能达到最优。目前，对于通过测量可见光通信系统调制度与误码率关系来确定最优的调制度，还没有完善的技术方案也未找到相关技术文献。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种可见光通信系统的检测方法、设置方法及检测装置，至少解决以上技术问题。

(二)技术方案

本公开提供了一种可见光通信系统的检测方法，用于检测可见光通信系统在预设调制度下所对应的误码率，其中，所述可见光通信系统包括发光二极管，所述方法包括：S1，计算在所述预设调制度下，所述发光二极管的第一电流值；S2，根据所述预设调制度对一电信号进行调制后输入至所述发光二极管，获取所述发光二极管中的第二电流值；S3，调节所述电信号的幅值，当所述第二电流值等于所述第一电流值时，记录所述幅值；S4，根据预设次数重复执行步骤S3，得到预设次数个幅值，并求得预设次数下的幅值平均值；S5，将幅值为所述幅值平均值的电信号输入至所述可见光通信系统，获取所述可见光通信系统的误码率。

可选地，所述可见光通信系统还包括第二凸透镜，所述步骤S5包括：将幅值为所述幅值平均值的电信号输入至所述可见光通信系统；调节所述第二凸透镜的位置，使得所述可见光通信系统输出的电流信号为最大；获取所述可见光通信系统的误码率。

本公开还提供了一种可见光通信系统的设置方法，包括：步骤1，设定多个预设调制度；步骤2，针对所述多个预设调制度中的每个预设调制度，执行上述的可见光通信系统的检测方法，得到所述多个预设调制度所对应的多个误码率；步骤3，选取所述多个误码率中最低误码率所对应的预设调制度，并根据该预设调制度设置所述可见光通信系统。

可选地，所述步骤1包括：设定多个调制度区间；分别在每一所述调制度区间中设定多个所述预设调制度。

可选地，对于任意两个所述调制度区间中的预设调制度，较小预设调制度所在调制度区间中相邻预设调制度的间隔小于较大预设调制度所在调制度区间中相邻预设调制度的间隔。

本公开还提供了一种可见光通信系统的检测装置，用于检测可见光通信系统在预设调制度下对应的误码率，其中，所述可见光通信系统包括发光二极管，所述检测装置包括误码率测试仪和电流探头；其中，所述误码率测试仪用于输出一电信号，所述电信号根据所述预设调制度调制后被输入至所述发光二极管，所述电流探头用于测量流过所述发光二极管的第二电流值；调节所述电信号的幅值，当所述第二电流值等于所述预设调制度对应的第一电流值时，记录所述幅值，获取预设次数个幅值，并求得预设次数下的幅值平均值，所述误码率测试仪将幅值为所述幅值平均值的电信号输入至所述可见光通信系统，并获取所述可见光通信系统的误码率。

可选地，所述可见光通信系统包括：调制电路，用于根据所述预设调制度对所述电信号进行调制；发光二极管，用于将调制后的电信号转化为光信号；第一凸透镜，用于对所述光信号进行汇聚，使得所述光信号按照预设角度和方向进行传输；第二凸透镜，用于对汇聚后的光信号进行放大；探测器，用于将放大后的光信号转换为电流信号；光接收机电路，用于将所述电流信号转换为电压信号。

可选地，所述检测装置还包括：示波器，用于测量所述光接收机电路输出的电压信号，所述可见光通信系统根据所述电压信号调节所述第二凸透镜的位置，使得所述电压信号为最大。

可选地，所述误码率测试仪根据所述电信号和电压信号计算所述可见光通信系统误码率。

所述第一凸透镜和第二凸透镜为双凸透镜或平凸透镜。

(三)有益效果

本公开提供的可见光通信系统的检测方法、设置方法及检测装置，具有以下有益效果：

(1)装置中的光通信系统光可视，使得测量装置简单易操作；

(2)通过在检测时多次测量求平均值，使得误码率测试仪输出的电信号更加精确，减小了测量误差，提高了调制度和误码率之间关系的测量精度。

附图说明

图1示意性示出了本公开实施例提供的可见光通信系统的检测装置的示意图。

图2示意性示出了本公开实施例提供的可见光通信系统的检测方法的流程图。

图3示意性示出了本公开实施例提供的可见光通信系统的设置方法的流程图。

附图标记说明：

1-误码率测试仪；2-电流探头；3-示波器；4-调制电路；5-发光二极管；6-第一凸透镜；7-第二凸透镜；8-探测器；9-光接收机电路。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

本公开的第一实施例提供了一种可见光通信系统的检测装置，参阅图1，对装置结构及其工作原理进行详细说明。

检测装置包括误码率测试仪1、电流探头2和示波器3。可见光通信系统包括调制电路4、发光二极管5、第一凸透镜6、第二凸透镜7、探测器8和光接收机电路9。其中，检测装置用于检测可见光通信系统在预设调制度下对应的误码率。

误码率测试仪1主要用于测量可见光通信系统的误码率，其输出的电信号经可见光通信系统处理后得到一电压信号，误码率测试仪分析其输出的电信号和输入其中的电压信号的信号误差，从而计算得出误码率。

电流探头2连接至发光二级管5，用于测量流过发光二极管5的电流值，其具有测量精度高的优点。

调制电路4，其输入端通过同轴线连接至误码率测试仪1的输出端，用于根据预设调制度对误码率测试仪1输出的电信号进行调制，其中，预设调制度的范围在0到1之间。

发光二极管5，连接至调制电路4的输出端，用于将调制后的电信号转化为光信号。具体地，发光二极管5驱动电流应使其工作在线性区，在调制后的电信号的作用下，发光二极管5发出的光中包含光信号。

第一凸透镜6，位于发光二极管5的光路上，能够对发光二极管5发出的光线(即光信号)进行汇聚，使得发光二极管5发出的光线按照预设的角度和方向进行传输，其中，第一凸透镜6为双凸透镜或平凸透镜。

第二凸透镜7，位于第一凸透镜6的光路上，用于对汇聚后的光线进行放大，具体地，需要调整第二凸透镜7的位置，使得光接收机电路9输出的电压信号最大，其中，第二凸透镜7为双凸透镜或平凸透镜。

探测器8，用于将第二凸透镜7放大后的光信号转化为电流信号。

光接收机电路9，用于将探测器8输出的电流信号转化为电压信号，并将电压信号输入至误码率测试仪1。

示波器3，分别连接至发光二极管5和光接收机电路9，当误码率测试仪1输出不同的电信号时，测量流过发光二极管5的电流以及测量光接收机电路9输出的电压信号的幅值，根据测量结果调整第二凸透镜7的位置，使得该第二凸透镜7位于光接收机电路9输出电压信号幅值最大的位置上。

计算预设调制度下流过发光二极管5的第一电流值(即理论计算值)。检测装置的工作过程为：误码率测试仪1输出电信号至可见光通信系统的调制电路4，调制电路4根据预设调制度对电信号进行调制，并将调制后的电信号加载至发光二极管5，利用电流探头2测量流过发光二级管5的第二电流值(即实际测量值)，调节误码率测试仪1输出的电信号的幅值，当第二电流值等于第一电流值时，记录该幅值；根据预设次数重复上述工作过程，获取预设次数个幅值，并求得预设次数下的幅值的平均值；误码率测试仪1将幅值为上述幅值平均值的电信号输入至调制电路4，调制电路4根据预设调制度对电信号进行调制，并将调制后的电信号加载至发光二极管5，发光二极管5将调制后的电信号转化为光信号，第一凸透镜6对发光二极管5发出的光信号进行汇聚，使得光线按照预设角度和方向进行传输，第二凸透镜7对汇聚后的光信号进行放大，探测器8将放大后的光信号转化为电流信号，光接收机电路9将电流信号转化为电压信号，示波器3对电压信号进行测量并不断改变第二凸透镜7的位置，直至示波器3测量到的电压信号为最大值，然后光接收机电路9输出电压信号至误码率测试仪1，误码率测试仪1根据电信号和电压信号计算出误码率。

本公开的第二实施例提供了一种可见光通信系统的检测方法，用于检测可见光通信系统在预设调制度下所对应的误码率，其中，光通信系统主要包括调制电路4、发光二极管5、第一凸透镜6、第二凸透镜7、探测器8和光接收机电路9。参阅图2，对检测方法进行详细说明，包括以下操作。

S1，计算在预设调制度下，发光二极管5的第一电流值。

根据预设调制度、发光二极管5直流偏置计算该预设调制度对应的流过发光二极管5的第一电流值，该第一电流值为理论计算值。

S2，根据预设调制度对一电信号进行调制后输入至发光二极管5，获取发光二极管5中的第二电流值。

首先，设置光可见通信系统的数据传输速率，例如数据传输速率为100Mbps，可以理解，数据传输速率也可以为其它值。

其次，输入一电信号至调制电路4，调制电路4根据预设调制度对电信号进行调制后输入至发光二极管5，获取发光二极管5中的第二电流值，该第二电流值为实际测量值。

S3，调节电信号的幅值，当第二电流值等于第一电流值时，记录幅值。

调节输入至调制电路4中的电信号的幅值，使得测量的流过发光二极管5的电流值等于理论计算值，并记录此时的电信号的幅值。

S4，根据预设次数重复执行操作S3，得到预设次数个幅值，并求得预设次数下的幅值平均值。

重复执行操作S3，多次测量以得到电信号的多个幅值并计算其平均值，利用该平均值作为电信号的幅值来测量误码率，以提高误码率测量的准确度。

S5，将幅值为幅值平均值的电信号输入至可见光通信系统，获取可见光通信系统的误码率。

将幅值为操作S4中得到的幅值平均值的电信号输入至可见光通信系统，调节可见光通信系统中第二凸透镜7的位置，使得可见光通信系统中探测器8输出的电流信号为最大，然后再将幅值为上述幅值平均值的电信号输入至可见光通信系统，经可见光通信系统处理后获取可见光通信系统的误码率。

本公开的第二实施例提供了一种可见光通信系统的设置方法，用于检测可见光通信系统在不同预设调制度下所对应的误码率，包括以下操作。

操作1，设定多个预设调制度。

首先，设定多个调制度区间，即确定调制度的取值集合。调制度的取值范围为0-1，将0-1划分为若干个区间，例如等分为5个区间，即0-0.2、0.2-0.4、0.4-0.6、0.6-0.8、0.8-1。可以理解，本公开实施例仅以等分为5个区间为例，本公开也适用于其他调制度区间划分方式。

然后，分别在每一调制度区间中设定多个预设调制度。需要注意的是，当调制度越小，调制度变化时，其相应的误码率的变化速度越大，因此，对于任意两个调制度区间，调制度值较小调制度区间中相邻调制度的间隔小于较大调制度区间中相邻调制度的间隔。例如对于0-0.2与0.4-0.6这两个区间，与0.4-0.6区间相比，0-0.2区间中应有更多的调制度取值，相邻的两个调制度之间间隔更小。

操作2，针对多个预设调制度中的每个预设调制度，执行第二实施例中的可见光通信系统的检测方法，得到多个预设调制度所对应的多个误码率。

对于每一预设调制度，执行第二实施例中的可见光通信系统的检测方法。这里需要说明的是，对于同一数据传输速率下的多个预设调制度，仅需对第二凸透镜7进行一次位置调整即可，后续检测中无需再对第二凸透镜7的位置进行设置；对于不同数据传输速率下的预设调制度，每次检测前均需对第二凸透镜7的位置进行调整。

步骤3，选取多个误码率中最低误码率所对应的预设调制度，并根据该预设调制度设置可见光通信系统。

根据不同调制度时获取到的误码率之间的对应关系，画出同一数据传输速率下调制度与误码率之间的关系曲线，选取最小误码率对应的预设调制度来对可见光通信系统进行设置，提高可见光通信系统的性能。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可见光通信系统的检测方法，用于检测可见光通信系统在预设调制度下所对应的误码率，其中，所述可见光通信系统包括发光二极管(5)，所述方法包括：

S1，计算在所述预设调制度下，所述发光二极管(5)的第一电流值；

S2，根据所述预设调制度对一电信号进行调制后输入至所述发光二极管(5)，获取所述发光二极管(5)中的第二电流值；

S3，调节所述电信号的幅值，当所述第二电流值等于所述第一电流值时，记录所述幅值；

S4，根据预设次数重复执行步骤S3，得到预设次数个幅值，并求得预设次数下的幅值平均值；

S5，将幅值为所述幅值平均值的电信号输入至所述可见光通信系统，获取所述可见光通信系统的误码率。

2.根据权利要求1所述的可见光通信系统的检测方法，其中，所述可见光通信系统还包括第二凸透镜(7)，所述步骤S5包括：

将幅值为所述幅值平均值的电信号输入至所述可见光通信系统；

调节所述第二凸透镜(7)的位置，使得所述可见光通信系统输出的电流信号为最大；

获取所述可见光通信系统的误码率。

3.一种可见光通信系统的设置方法，包括：

步骤1，设定多个预设调制度；

步骤2，针对所述多个预设调制度中的每个预设调制度，执行权利要求1所述的可见光通信系统的检测方法，得到所述多个预设调制度所对应的多个误码率；

步骤3，选取所述多个误码率中最低误码率所对应的预设调制度，并根据该预设调制度设置所述可见光通信系统。

4.根据权利要求3所述的可见光通信系统的设置方法，其中，所述步骤1包括：

设定多个调制度区间；

分别在每一所述调制度区间中设定多个所述预设调制度。

5.根据权利要求4所述的可见光通信系统的设置方法，其中，对于任意两个所述调制度区间中的预设调制度，较小预设调制度所在调制度区间中相邻预设调制度的间隔小于较大预设调制度所在调制度区间中相邻预设调制度的间隔。

6.一种可见光通信系统的检测装置，用于检测可见光通信系统在预设调制度下对应的误码率，其中，所述可见光通信系统包括发光二极管(5)，所述检测装置包括误码率测试仪(1)和电流探头(2)；

其中，所述误码率测试仪(1)用于输出一电信号，所述电信号根据所述预设调制度调制后被输入至所述发光二极管(5)，所述电流探头(2)用于测量流过所述发光二极管(5)的第二电流值；

调节所述电信号的幅值，当所述第二电流值等于所述预设调制度对应的第一电流值时，记录所述幅值，获取预设次数个幅值，并求得预设次数下的幅值平均值，所述误码率测试仪(1)将幅值为所述幅值平均值的电信号输入至所述可见光通信系统，并获取所述可见光通信系统的误码率。

7.根据权利要求6所述的可见光通信系统的检测装置，其中，所述可见光通信系统包括：

调制电路(4)，用于根据所述预设调制度对所述电信号进行调制；

发光二极管(5)，用于将调制后的电信号转化为光信号；

第一凸透镜(6)，用于对所述光信号进行汇聚，使得所述光信号按照预设角度和方向进行传输；

第二凸透镜(7)，用于将汇聚后的光信号调节为最大；

探测器(8)，用于将调节为最大的光信号转换为电流信号；

光接收机电路(9)，用于将所述电流信号转换为电压信号。

8.根据权利要求7所述的可见光通信系统的检测装置，其中，所述检测装置还包括：

示波器(3)，用于测量所述光接收机电路(9)输出的电压信号，所述可见光通信系统根据所述电压信号调节所述第二凸透镜(7)的位置，使得所述电压信号为最大。

9.根据权利要求7所述的可见光通信系统的检测装置，其中，所述误码率测试仪(1)根据所述电信号和电压信号计算所述可见光通信系统误码率。

10.根据权利要求7所述的可见光通信系统的检测装置，其中，所述第一凸透镜(6)和第二凸透镜(7)为双凸透镜或平凸透镜。

Images