CN115694655B - 光域幅度相位寄生调制方法、系统、设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例属于可见光通信技术领域,公开了一种光域幅度相位寄生调制的方法,包括步骤:将待发送数据转换为二进制编码,得到待发送序列S;将序列S从低位每L位分为一个子序列Si',对每一个子序列Si',将其拆分为两个序列SiA和SiB,并使用预设算法重新编码得到序列SiA'和SiB',将序列SiA'和SiB'按位重新组合得到新的子序列Sj;将所有子序列Sj由前到后划分成m*n的数组Sm*n;其中,m和n分别对应后端LED阵列的行和列;根据数组Sm*n形成后端LED阵列的多阶相位的发射亮度数据;根据相位阵列的发射亮度数据驱动后端LED阵列发出对应的多阶可见光信号。本发明的光域幅度相位寄生调制的方法,通过LED阵列同时对一组信号进行输出,有效提高了信号的传输效率。
Description
技术领域
本发明涉及可见光通信技术领域,尤其涉及一种光域幅度相位寄生调制方法、系统、设备和存储介质。
背景技术
随着无线网络频段资源日益枯竭,以及网络干扰、网络泄密问题的日益严峻,以可见光通信为代表许多新的无线通信技术发展迅猛。可见光幅度相位寄生编码调制电路可大幅提升可见光通信的效率,逐渐成为可见光通信系统的核心组成部分。
可见光调制是将数据信息经电路变换和光域变换,调制成携带数据信息的可见光信号。可见光调制有很多种方法,简单的如OOK调制,优点是实现简单,但调制效率差,能耗高,改进型的调制方式如PPM调制,调制效率较高,但抗干扰性不强,需要一种既兼顾效率又具有较强抗干扰性能的可见光调制方式。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种光域幅度相位寄生调制方法、系统、设备和存储介质,以提供一种既兼顾效率又具有较强抗干扰性能的可见光调制方式。
为达到上述目的,本发明提出一种光域幅度相位寄生调制的方法,包括步骤:
将待发送数据转换为二进制编码,得到待发送序列S;
将序列S从低位开始每L位分为一个子序列Si',对每一个子序列Si',将其拆分为两个序列SiA和SiB,并使用预设算法重新编码得到序列SiA'和SiB',将序列SiA'和SiB'按位重新组合得到新的子序列Sj;所述预设算法为非运算、异或运算、与运算、或运算中的一种或多种;
将所有子序列Sj由前到后划分成m*n的数组Sm*n;数组Sm*n记为:
其中,m和n分别对应后端LED阵列的行和列;
依次读取每个元素序列Sij的位数据,若对应位数据为0,则设置对应后端LED阵列位置的LED灯的亮度为第一亮度;若对应位数据为1,则设置LED灯的亮度为第二亮度;所述第一亮度和所述第二亮度均为有光亮度;
根据数组Sm*n每个元素序列Sij的位数据得到后端LED阵列对应数组Sm*n位数据的多阶相位的发射亮度数据;
根据相位阵列的发射亮度数据驱动后端LED阵列发出对应的多阶可见光信号。
进一步地,所述根据相位阵列的发射亮度数据驱动后端LED阵列发出对应的多阶可见光信号的步骤,还包括:
通过阵列相位控制单元对每路发射信号进行相位检测,根据检测结果经过延时电路处理,使驱动LED阵列每路信号相位一致,以消除系统的相位噪声。
进一步地,所述多阶相位最小为2阶,最大为16阶。
为达到上述目的,本发明还提出一种光域幅度相位寄生调制的系统,包括:
差分极化编码单元,用于将待发送数据转换为二进制编码,得到待发送序列S;以及
将序列S从低位开始每L位分为一个子序列Si',对每一个子序列Si',将其拆分为两个序列SiA和SiB,并使用预设算法重新编码得到序列SiA'和SiB',将序列SiA'和SiB'按位重新组合得到新的子序列Sj;所述预设算法为非运算、异或运算、与运算、或运算中的一种或多种;
可编程多阶相位加载单元,用于将所有子序列Sj由前到后划分成m*n的数组Sm*n;数组Sm*n记为:
其中,m和n分别对应后端LED阵列的行和列;以及
可见光强度驱动单元,用于依次读取每个元素序列Sij的位数据,若对应位数据为0,则设置对应后端LED阵列位置的LED灯的亮度为第一亮度;若对应位数据为1,则设置LED灯的亮度为第二亮度;所述第一亮度和所述第二亮度均为有光亮度;
以及,根据数组Sm*n每个元素序列Sij的位数据得到后端LED阵列对应数组Sm*n位数据的多阶相位的发射亮度数据;
以及,根据相位阵列的发射亮度数据驱动后端LED阵列发出对应的多阶可见光信号。
进一步地,所述系统还包括阵列相位控制单元,其用于对每路发射信号进行相位检测,根据检测结果经过延时电路处理,使驱动LED阵列每路信号相位一致,以消除系统的相位噪声。
进一步地,所述多阶相位最小为2阶,最大为16阶。
为达到上述目的,本发明还提出一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述光域幅度相位寄生调制的方法的步骤。
为达到上述目的,本发明还提出一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述光域幅度相位寄生调制的方法的步骤。
实施本发明实施例,将具有如下有益效果:
采用了上述光域幅度相位寄生调制方法之后,可以将要传输的数据信号,寄生到后端LED阵列的光亮之中,即通过后端LED阵列的亮度变化来传输信号,由于后端LED阵列中每个LED灯均用于传输同一组数据对应的信号,采用后端LED阵列传输时,极大地提高了信号的传输效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
其中:
图1为一个实施例中光域幅度相位寄生调制的方法的流程示意图;
图2为一个实施例中光域幅度相位寄生调制的系统的结构示意图。
具体实施方式
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参照图1,本发明第一实施例提出一种光域幅度相位寄生调制的方法,包括步骤:
将待发送数据转换为二进制编码,得到待发送序列S;
将序列S从低位开始每L位分为一个子序列Si',对每一个子序列Si',将其拆分为两个序列SiA和SiB,并使用预设算法重新编码得到序列SiA'和SiB',将序列SiA'和SiB'按位重新组合得到新的子序列Sj;
将所有子序列Sj由前到后划分成m*n的数组Sm*n;数组Sm*n记为:
其中,m和n分别对应后端LED阵列的行和列;
根据所述数组Sm*n形成所述后端LED阵列的多阶相位的发射亮度数据;
根据相位阵列的发射亮度数据驱动后端LED阵列发出对应的多阶可见光信号。
在本实施例中,上述光域幅度相位寄生调制的方法是应用于发射端的信号调制发射方法,其应用于发射端,其中预设算法可以是通过预设的调制数据,根据“非运算、异或运算、与运算、或运算”中的一种或多种对待发送序列S进行一层或多层编码,预设的调制数据可以预存在光域幅度相位寄生调制的系统的单片机中。上述步骤中“将序列S从低位开始每L位分为一个子序列Si',对每一个子序列Si',将其拆分为两个序列SiA和SiB,并使用预设算法重新编码得到序列SiA'和SiB',将序列SiA'和SiB'按位重新组合得到新的子序列Sj”,其作用即是将待传输数据进行编码,使得可见光通信系统具有更强通信效率和抗干扰能力,期间,保证子序列Sj不超过16位即可。传输后对应的接收端进行反编码即可获得对应的原始信号,即要传输的信号。例如,将序列S从低位开始每16位分为一个子序列Si',则将其拆分为两个序列SiA和SiB一共为16位。具体而言,两个序列SiA和SiB均是8位数据,预设的调制数据可以是01010101,预设算法可以是01010101通过与运算分别对SiA和SiB进行重新编码,又如,序列SiA是7位数据,SiB是9位数据,预设对应SiA的调制数据可以是1010101,对应SiB的调制数据可以是101010111,1010101通过异或运算对SiA进行重新编码,101010111通过或运算对SiB进行重新编码。
上述所有子序列Sj由前到后划分成m*n的数组Sm*n,即待发送序列S编码后对应的序列由前到后划分成m*n的数组Sm*n。即数组Sm*n就是编码后的待发送序列,划分为数组Sm*n的目的是使得该数组Sm*n数据可以对应后端LED阵列来发射,即后端LED阵列中的每一个LED灯对应发射数组Sm*n中的一个子序列Sij,相较于传统的可见光通信,传统的可见光通信只有一个光源对应待发送序列S,而本发明则有m*n个光源对应待发送序列S,若以4*4为例,本发明提出的光域幅度相位寄生调制的方法比传统的可见光通信效率提升了16倍,可见本发明可以极大地提高信号的传输效率。
针对上述光域幅度相位寄生调制的方法,本发明还提出第二实施例,其中,所述根据所述数组Sm*n形成所述后端LED阵列的多阶相位的发射亮度数据的步骤,包括:
对数组Sm*n中的每个元素序列Sij进行如下操作:
依次读取每个元素序列Sij的位数据,若对应位数据为0,则设置对应后端LED阵列位置的LED灯的亮度为第一亮度;若对应位数据为1,则设置LED灯的亮度为第二亮度;
根据数组Sm*n每个元素序列Sij的位数据得到后端LED阵列对应数组Sm*n位数据的多阶相位的发射亮度数据。
在本实施例中,传统可见光通信通常是以LED灯的高频率闪烁来进行通信,即有光代表二进制1,无光代表二进制0。由于LED灯的闪烁控制存在延迟,即亮、暗状态的持续时间总是比所期望的设定值长。这一现象的直接结果是,为了传播同样长度的数据,LED灯所需要的时间总比预计的时间长,同时,闪烁控制的延迟使得发送端和信号端之间的同步存在困难。按照常规的技术,由于缺乏准确的同步,导致如果分别以有光、无光分别来代表二进制的1和0,会存在错误位接收。举例来说,当代表1位二进制0的无光状态的持续时间超出设定值后,额外的持续时间会被识别为另外1位二进制0。为了克服上述问题,本发明以两种不同亮度来分别表示二进制1和0,例如,第一亮度对二进制0,第二亮度对二进制1,两种亮度大小具体可以根据需要设定。这样,就避免了上述问题,提升了数据传输效率。
针对上述光域幅度相位寄生调制的方法,本发明还提出第三实施例,其中,所述根据相位阵列的发射亮度数据驱动后端LED阵列发出对应的多阶可见光信号的步骤,还包括:
通过阵列相位控制单元对每路发射信号进行相位检测,根据检测结果经过延时电路处理,使驱动LED阵列每路信号相位一致,以消除系统的相位噪声。
在本实施例中,举例而言,如Sij的位数为8位,则信号正常传输时,依次是第一位、第二位……,阵列相位控制单元是作用是避免出现一个LED灯发光时对应第一位,而另一LED灯发光时对应第二位这种情况,其他情形可以类推,不再赘述。
进一步地,上述多阶相位最小为2阶,最大为16阶。
参照图2,本发明第四实施例还提出一种光域幅度相位寄生调制的系统,包括:
差分极化编码单元,用于将待发送数据转换为二进制编码,得到待发送序列S;以及
将序列S从低位开始每L位分为一个子序列Si',对每一个子序列Si',将其拆分为两个序列SiA和SiB,并使用预设算法重新编码得到序列SiA'和SiB',将序列SiA'和SiB'按位重新组合得到新的子序列Sj;
可编程多阶相位加载单元,用于将所有子序列Sj由前到后划分成m*n的数组Sm*n;数组Sm*n记为:
其中,m和n分别对应后端LED阵列的行和列;以及
根据所述数组Sm*n形成所述后端LED阵列的多阶相位的发射亮度数据;
可见光强度驱动单元,用于根据相位阵列的发射亮度数据驱动后端LED阵列发出对应的多阶可见光信号。
在本实施例中,可见光强度驱动单元可以包含相位电压电流转换单元和波形调理单元,相位电压电流转换单元用于把0-5V电压变化转换成0-3A电流变化,以适配LED灯的驱动特性。波形调理单元对发射波形进行低通滤波,消除高频干扰,并对信号通过电压提升,使发射波形均为正电压。
针对上述光域幅度相位寄生调制的系统,本发明还提出第五实施例,其中,所述可见光强度驱动单元还用于:
对数组Sm*n中的每个元素序列Sij进行如下操作:
依次读取每个元素序列Sij的位数据,若对应位数据为0,则设置对应后端LED阵列位置的LED灯的亮度为第一亮度;若对应位数据为1,则设置LED灯的亮度为第二亮度;
根据数组Sm*n每个元素序列Sij的位数据得到后端LED阵列对应数组Sm*n位数据的多阶相位的发射亮度数据。
针对上述光域幅度相位寄生调制的系统,本发明还提出第六实施例,其中,所述系统还包括阵列相位控制单元,其用于对每路发射信号进行相位检测,根据检测结果经过延时电路处理,使驱动LED阵列每路信号相位一致,以消除系统的相位噪声。
进一步地,所述多阶相位最小为2阶,最大为16阶。
本发明第七实施例还提出一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述光域幅度相位寄生调制的方法的步骤。
本发明第八实施例还提出一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述光域幅度相位寄生调制的方法的步骤。
显然,以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例,附图中给出了本申请的较佳实施例,但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现,相反地,提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来而言,其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构,直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理在本申请专利保护范围之内。
Claims (8)
1.一种光域幅度相位寄生调制的方法,其特征在于,包括步骤:
将待发送数据转换为二进制编码,得到待发送序列S;
将序列S从低位开始每L位分为一个子序列Si',对每一个子序列Si',将其拆分为两个序列SiA和SiB,并使用预设算法重新编码得到序列SiA'和SiB',将序列SiA'和SiB'按位重新组合得到新的子序列Sj;所述预设算法为非运算、异或运算、与运算、或运算中的一种或多种;
将所有子序列Sj由前到后划分成m*n的数组Sm*n;数组Sm*n记为:
其中,m和n分别对应后端LED阵列的行和列;
依次读取每个元素序列Sij的位数据,若对应位数据为0,则设置对应后端LED阵列位置的LED灯的亮度为第一亮度;若对应位数据为1,则设置LED灯的亮度为第二亮度;所述第一亮度和所述第二亮度均为有光亮度;
根据数组Sm*n每个元素序列Sij的位数据得到后端LED阵列对应数组Sm*n位数据的多阶相位的发射亮度数据;
根据相位阵列的发射亮度数据驱动后端LED阵列发出对应的多阶可见光信号。
2.根据权利要求1所述的光域幅度相位寄生调制的方法,其特征在于,所述根据相位阵列的发射亮度数据驱动后端LED阵列发出对应的多阶可见光信号的步骤,还包括:
通过阵列相位控制单元对每路发射信号进行相位检测,根据检测结果经过延时电路处理,使驱动LED阵列每路信号相位一致,以消除系统的相位噪声。
3.根据权利要求1所述的光域幅度相位寄生调制的方法,其特征在于,所述多阶相位最小为2阶,最大为16阶。
4. 一种光域幅度相位寄生调制的系统,其特征在于,包括:
差分极化编码单元,用于将待发送数据转换为二进制编码,得到待发送序列S;以及
将序列S从低位开始每L位分为一个子序列Si',对每一个子序列Si',将其拆分为两个序列SiA和SiB,并使用预设算法重新编码得到序列SiA'和SiB',将序列SiA'和SiB'按位重新组合得到新的子序列Sj;所述预设算法为非运算、异或运算、与运算、或运算中的一种或多种;
可编程多阶相位加载单元,用于将所有子序列Sj由前到后划分成m*n的数组Sm*n;数组Sm*n记为:
其中,m和n分别对应后端LED阵列的行和列;以及
可见光强度驱动单元,用于依次读取每个元素序列Sij的位数据,若对应位数据为0,则设置对应后端LED阵列位置的LED灯的亮度为第一亮度;若对应位数据为1,则设置LED灯的亮度为第二亮度;所述第一亮度和所述第二亮度均为有光亮度;
以及,根据数组Sm*n每个元素序列Sij的位数据得到后端LED阵列对应数组Sm*n位数据的多阶相位的发射亮度数据;
以及,根据相位阵列的发射亮度数据驱动后端LED阵列发出对应的多阶可见光信号。
5.根据权利要求4所述的光域幅度相位寄生调制的系统,其特征在于,所述系统还包括阵列相位控制单元,其用于对每路发射信号进行相位检测,根据检测结果经过延时电路处理,使驱动LED阵列每路信号相位一致,以消除系统的相位噪声。
6.根据权利要求4所述的光域幅度相位寄生调制的系统,其特征在于,所述多阶相位最小为2阶,最大为16阶。
7.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器中存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至3中任一项所述光域幅度相位寄生调制的方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至3中任一项所述光域幅度相位寄生调制的方法的步骤。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Optical domain amplitude and phase parasitic modulation method, system, equipment, and storage medium Granted publication date: 20230714 Pledgee: Zhongguancun Branch of Bank of Beijing Co.,Ltd. Pledgor: BEIJING CHINACOMM HORIZON COMMUNICATIONS TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2024110000001 |
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