CN116346224A - 一种基于rgb-led的双向可见光通信方法及系统 - Google Patents

一种基于rgb-led的双向可见光通信方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116346224A
CN116346224A CN202310244369.6A CN202310244369A CN116346224A CN 116346224 A CN116346224 A CN 116346224A CN 202310244369 A CN202310244369 A CN 202310244369A CN 116346224 A CN116346224 A CN 116346224A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical signal
rgb
repeater
led
visible light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310244369.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116346224B (zh
Inventor
路璐
刘起凯
谢欣言
张润心
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technology and Engineering Center for Space Utilization of CAS
Original Assignee
Technology and Engineering Center for Space Utilization of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technology and Engineering Center for Space Utilization of CAS filed Critical Technology and Engineering Center for Space Utilization of CAS
Priority to CN202310244369.6A priority Critical patent/CN116346224B/zh
Publication of CN116346224A publication Critical patent/CN116346224A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116346224B publication Critical patent/CN116346224B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
    • H04B10/116—Visible light communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/29—Repeaters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于RGB‑LED的双向可见光通信方法及系统，包括：中继器通过RGB‑LED接收第一叠加光信号；第一叠加光信号是第一用户端发送的第一原始可见光信号与第二用户端发送的第二原始可见光信号叠加得到的；中继器对第一叠加光信号物理层网络编码处理，得到目标叠加光信号，并通过RGB‑LED将目标叠加光信号进行发送；第一用户端对目标叠加光信号处理，得到第二原始通信数据，第二用户端对目标叠加光信号处理，得到第一原始通信数据。本发明采用RGB‑LED作为中继器的接收端，减少中继器的数量，节约成本，降低系统复杂度；利用物理层网络编码降低中继时延，保证用户之间存在遮挡的情况下仍能进行可靠的数据交换。

Description

一种基于RGB-LED的双向可见光通信方法及系统
技术领域
本发明涉及可见光通信技术领域，尤其涉及一种基于RGB-LED的双向可见光通信方法及系统。
背景技术
可见光通信(VLC)是利用荧光灯或者发光二极管等发出肉眼看不到的告诉明暗闪烁的光来传递信息，有着速度快、保密性高、频段广等特点。
在现有技术中，1)传统的可见光通信系统的发送端和接收端分别是一个LED以及PIN二极管，因此，一对发射端和接收端只能进行单向通信。2)LED-LED可见光通信系统(LED-LED VLC)是一种利用LED作为接收端的可见光通信系统，这种VLC的一对发射端和接收端具备了双向通信的能力。原因是LED中具有PN结，当PN结加上反向电压并且受到光子照射时会产生光生电流，但是LED作为接收端只能接收到小于等于LED发射波长的光信号。然而，LED-LED VLC的通信距离较短，需要加入中继器才能延长两者之间的通信距离；但由于LED-LED VLC是半双工工作方式，加入普通中继器会使通信时延加长。
因此，亟需提供一种技术方案解决上述技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于RGB-LED的双向可见光通信方法及系统。
本发明的一种基于RGB-LED的双向可见光通信方法的技术方案如下：
中继器通过RGB-LED接收第一叠加光信号；其中，所述第一叠加光信号是第一用户端所发送的载有第一原始通信数据的第一原始可见光信号与第二用户端所发送的载有第二原始通信数据的第二原始可见光信号叠加所得到的，所述RGB-LED设置在所述中继器上；
所述中继器对所述第一叠加光信号进行信号预处理和物理层网络编码处理，得到目标叠加光信号，并通过所述RGB-LED将所述目标叠加光信号分别发送至所述第一用户端和所述第二用户端；
所述第一用户端对所述目标叠加光信号处理，得到所述第二原始通信数据，所述第二用户端对所述目标叠加光信号处理，得到所述第一原始通信数据。
本发明的一种基于RGB-LED的双向可见光通信方法的有益效果如下：
本发明的方法采用RGB-LED作为中继器的接收端，减少了中继器的数量，节约成本，降低了系统的复杂度；利用物理层网络编码技术降低了中继时延，保证用户之间存在遮挡的情况下仍能进行可靠的数据交换。
在上述方案的基础上，本发明的一种基于RGB-LED的双向可见光通信方法还可以做如下改进。
进一步，所述中继器对所述第一叠加光信号进行信号预处理和物理层网络编码处理，得到目标叠加光信号的步骤，包括：
当所述中继器在预设时间段内未接收到任何光信号时，所述中继器对所述第一叠加光信号进行信号预处理和物理层网络编码处理，得到所述目标叠加光信号。
进一步，所述信号预处理的过程为：基于预设计算公式，所述中继器对所述第一叠加光信号进行处理，得到所述第一叠加光信号对应的第二叠加光信号；其中，所述预设计算公式为：
Figure BDA0004125494280000021
S2为所述第二叠加光信号，S1为所述第一叠加光信号。
进一步，所述物理层网络编码处理的过程为：基于预设编码方式，所述中继器对所述第二叠加光信号进行编码处理，得到所述目标叠加光信号；其中，所述预设编码方式包括：异或运算编码方式和加法运算编码方式。
进一步，所述中继器通过所述RGB-LED将所述目标叠加光信号分别发送至所述第一用户端和所述第二用户端的步骤，包括：
所述中继器将所述目标叠加光信号分别调制至所述RGB-LED上，并将所述RGB-LED正向导通，以利用所述RGB-LED将所述目标叠加光信号分别发送至所述第一用户端和所述第二用户端。
进一步，所述第一用户端对所述目标叠加光信号处理，得到所述第二原始通信数据，所述第二用户端对所述目标叠加光信号处理，得到所述第一原始通信数据的步骤，包括：
所述第一用户端对所述目标叠加光信号依次进行信号预处理和物理层网络译码处理，得到第一目标通信数据，并将所述第一目标通信数据与所述第一原始通信数据进行运算处理，得到所述第二原始通信数据；
所述第二用户端对所述目标叠加光信号依次进行信号预处理和物理层网络译码处理，得到第二目标通信数据，并将所述第二目标通信数据与所述第二原始通信数据进行运算处理，得到所述第一原始通信数据。
进一步，还包括：
所述第一用户端根据所述中继器反馈的所述RGB-LED的当前状态信息，生成所述第一原始可见光信号，将所述第一原始可见光信号进行调制并发送至所述中继器；
所述第二用户端根据所述中继器反馈的所述RGB-LED的当前状态信息，生成所述第二原始可见光信号，将所述第二原始可见光信号进行调制并发送至所述中继器。
进一步，还包括：
当所述中继器接收到任一用户端发送的数据传输请求时，所述中继器将所述RGB-LED的当前运行状态调整至接收状态。
本发明的一种基于RGB-LED的双向可见光通信系统的技术方案如下：
包括：中继器、第一用户端和第二用户端；
所述中继器用于：通过RGB-LED接收第一叠加光信号；其中，所述第一叠加光信号是所述第一用户端所发送的载有第一原始通信数据的第一原始可见光信号与所述第二用户端所发送的载有第二原始通信数据的第二原始可见光信号叠加所得到的；
所述中继器还用于：对所述第一叠加光信号进行信号预处理和物理层网络编码处理，得到目标叠加光信号，并通过所述RGB-LED将所述目标叠加光信号分别发送至所述第一用户端和所述第二用户端；
所述第一用户端用于：对所述目标叠加光信号处理，得到所述第二原始通信数据；
所述第二用户端用于：对所述目标叠加光信号处理，得到所述第一原始通信数据。
本发明的一种基于RGB-LED的双向可见光通信系统的有益效果如下：
本发明的系统采用RGB-LED作为中继器的接收端，减少了中继器的数量，节约成本，降低了系统的复杂度；利用物理层网络编码技术降低了中继时延，保证用户之间存在遮挡的情况下仍能进行可靠的数据交换。
在上述方案的基础上，本发明的一种基于RGB-LED的双向可见光通信系统还可以做如下改进。
进一步，所述中继器具体用于：
当所述中继器在预设时间段内未接收到任何光信号时，所述中继器对所述第一叠加光信号进行信号预处理和物理层网络编码处理，得到所述目标叠加光信号。
附图说明
图1示出了本发明提供的一种基于RGB-LED的双向可见光通信方法的实施例的流程示意图；
图2示出了本发明提供的一种基于RGB-LED的双向可见光通信方法的实施例中RGB-LED特性的示意图；
图3示出了本发明提供的一种基于RGB-LED的双向可见光通信方法的实施例中物理层网络编码处理的流程图；
图4示出了本发明提供的一种基于RGB-LED的双向可见光通信方法的实施例中用户端处理的流程图；
图5示出了本发明提供的一种基于RGB-LED的双向可见光通信方法的实施例中工作原理的第一示意图；
图6示出了本发明提供的一种基于RGB-LED的双向可见光通信方法的实施例中工作原理的第二示意图；
图7示出了本发明提供的一种基于RGB-LED的双向可见光通信方法的实施例中RGB-LED数据交换功能的示意图；
图8示出了本发明提供的一种基于RGB-LED的双向可见光通信系统的实施例的结构示意图。
具体实施方式
图1示出了本发明提供的一种基于RGB-LED的双向可见光通信方法的实施例的流程示意图。如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤110：中继器通过RGB-LED接收第一叠加光信号。
其中，①第一叠加光信号是第一用户端所发送的载有第一原始通信数据的第一原始可见光信号与第二用户端所发送的载有第二原始通信数据的第二原始可见光信号叠加所得到的。②RGB-LED设置在中继器上。③第一用户端和第二用户端为一对需要进行通信数据交换的用户端。④第一原始通信数据为第一用户端所需要传输的通信数据。⑤第二原始通信数据为第二用户端所需要传输的通信数据。⑥第一原始可见光信号为：第一用户端将第一原始通信数据调制至第一用户端的RGB-LED上所形成的某种颜色的可见光信号。在本实施例中，可见光信号包括：红光、绿光和蓝光。⑦第二原始可见光信号为：第二用户端将第二原始通信数据调制至第二用户端的RGB-LED上所形成的某种颜色的可见光信号。
需要说明的是，一对用户端之间每次传输至多进行三种通信数据的传输，即一次最多形成三个第一原始可见光信号(红光、绿光和蓝光)和三个第二原始可见光信号(红光、绿光和蓝光)。
步骤120：所述中继器对所述第一叠加光信号进行信号预处理和物理层网络编码处理，得到目标叠加光信号，并通过所述RGB-LED将所述目标叠加光信号分别发送至所述第一用户端和所述第二用户端。
其中，①信号预处理的过程为：基于预设计算公式，中继器对第一叠加光信号进行处理，得到第一叠加光信号对应的第二叠加光信号。其中，预设计算公式为：
Figure BDA0004125494280000061
S2为第二叠加光信号，S1为第一叠加光信号。②物理层网络编码处理的过程为：基于预设编码方式，中继器对第二叠加光信号进行编码处理，得到目标叠加光信号。其中，预设编码方式包括：异或运算编码方式和加法运算编码方式。
需要说明的是：①当RGB-LED作为接收端时需要在RGB-LED的两端加上反向电压使RGB-LED处于激发态，并且RGB-LED作为接收端有一个特性，即如图2所示，RGB-LED在受到来自波长小于等于自身发出波长的色光照射时会产生光生电流。
因此红光LED所接收到的信息是蓝光携带的信息A1+绿光携带的信息A2+红光携带信息A3，蓝光LED接收到的信息是A2+A3，绿光LED接收到的信息是A3，要想分别获得A1、A2、A3就需要在接收端进行简单的信号处理，利用的公式如下：
Figure BDA0004125494280000071
通过上述运算即可获得各种色光上携带的信息，进而可以进行后续处理。针对应用场景二的情况中，考虑到用户并不知道空间中哪些色光已经被占用，因此用户需要根据处在接收状态的RGB-LED接收信号结果判断并决定用何种色光完成通信，判断如下表1所示：
表1：
红色LED 绿色LED 蓝色LED 判断结果
0 0 0 没有色光被占用，优先选择使用红光
1 0 0 红光被占用，优先选择使用绿光
1 1 0 绿光被占用，选择使用蓝光
②图3示出了物理层网络编码(PNC)处理的流程图。如图3所示，PNC处理部分的工作状态分为两个状态，状态1内PNC处理部分作为接收端接收来自用户的信息；状态2内PNC处理部分将经过PNC编码后的信息发送到自由空间中。两个状态内作为接收端和发射端的器件是同一个RGB-LED，在状态1内RGB-LED作为接收端在受到光照射时产生光生电流，在状态2内RGB-LED作为发射端发送信号。
③对于预设计算公式，其具体含义是：使用红光LED作为接收端接收到的是红、绿、蓝三色光叠加的信号，绿光LED作为接收端接收到的是绿、蓝两色光叠加的信号。因此最初使用红色光发送信号的用户在接收到红光和绿光LED上的信号后，为获得自己的信息，需要将红光接收到的信号中减去绿光接收到的信号，这样只剩红光上的信号即用户所需信息。绿光LED用户也是如此。最初使用蓝光LED发送信号的用户由于蓝光LED在接受信号时智能接收到蓝光上的信号，因此不受其它两色光干扰。
具体地，中继器的RGB-LED在状态1内起到了接收器的作用。RGB-LED在状态1内受到反向电压，RGB-LED在受到空间中携带信号的光照射时会产生光生电流；在状态2内RGB-LED正向导通，把中继器所需发送的信息利用光波发射到自由空间中。
中继器将经过PNC编码后的信息调制到载波上产生已调信号并对已调信号放大，预均衡电路拓宽了系统的带宽，耦合器起到了叠加直流偏置的作用，最后用于驱动LED。中继器的发送端还能够对信号进行编码处理，如果将信号进行编码处理那么在接收端就相应的要进行译码工作。
步骤130：所述第一用户端对所述目标叠加光信号处理，得到所述第二原始通信数据，所述第二用户端对所述目标叠加光信号处理，得到所述第一原始通信数据。
具体地，步骤130包括：
步骤131：所述第一用户端对所述目标叠加光信号依次进行信号预处理和物理层网络译码处理，得到第一目标通信数据，并将所述第一目标通信数据与所述第一原始通信数据进行运算处理，得到所述第二原始通信数据。
步骤132：所述第二用户端对所述目标叠加光信号依次进行信号预处理和物理层网络译码处理，得到第二目标通信数据，并将所述第二目标通信数据与所述第二原始通信数据进行运算处理，得到所述第一原始通信数据。
其中，①信号预处理过程包括：跨阻放大处理和AGC处理。②运算处理过程默认为异或运算处理，也可根据实际情形进行处理，在此不过多赘述。
具体地，如图4所示，用户端部分的工作状态分为两个，状态1内用户端部分作为发射端向自由空间中发送需要交换的信息，状态2内用户端部分接收到来自中继的信息并进行相应处理得到所需信息。两个状态中作为接收端和发射端的器件是同一个RGB-LED，在状态1内RGB-LED作为发射端发送信号，在状态2内RGB-LED作为接收端在受到光照射时产生光生电流。
在状态1内，发射机(用户端)首先将信息调制到载波上产生已调信号并对已调信号放大，预均衡电路拓宽了系统的带宽，Bias-Tee电路起到了叠加直流偏置的作用，最后用于驱动RGB-LED。在状态1内用户端还能够对信号进行编码处理，如果将信号进行编码处理那么在接收端就相应的要进行译码工作。这里需要进行译码操作的接收端包括中继器的接收端以及用户的接收端。在状态2内，用户接收端RGB-LED将光信号转化为电流后，跨阻放大电路将电流转化为电压，经后接AGC之后进行解调和PNC译码操作得到对方的信息。
较优地，所述中继器对所述第一叠加光信号进行信号预处理和物理层网络编码处理，得到目标叠加光信号的步骤，包括：
当所述中继器在预设时间段内未接收到任何光信号时，所述中继器对所述第一叠加光信号进行信号预处理和物理层网络编码处理，得到所述目标叠加光信号。
其中，预设时间段默认为60S，也可根据需求进行设定，在此不设限制。
较优地，还包括：
所述第一用户端根据所述中继器反馈的所述RGB-LED的当前状态信息，生成所述第一原始可见光信号，将所述第一原始可见光信号进行调制并发送至所述中继器。
所述第二用户端根据所述中继器反馈的所述RGB-LED的当前状态信息，生成所述第二原始可见光信号，将所述第二原始可见光信号进行调制并发送至所述中继器。
其中，①当前状态信息为：RGB-LED中的三色LED(红光、绿光和蓝光)的占用情况。例如红光LED为0是表示没有被占用，红光LED为1是表示被占用。在均没有被占用的情况下，三色LED的优先级为：红光＞绿光＞蓝光。
较优地，还包括：
当所述中继器接收到任一用户端发送的数据传输请求时，所述中继器将所述RGB-LED的当前运行状态调整至接收状态。
具体地，当用户端需要进行数据传输时，一对用户端分别向中继器发送一个ALOHA协议的数据传输信号。当中继器接收到数据传输信号时，将RGB-LED的当前运行状态调整至接收状态，否则，中继器控制RGB-LED保持反向电压。
本实施例的技术方案采用RGB-LED作为中继器的接收端，减少了中继器的数量，节约成本，降低了系统的复杂度；利用物理层网络编码技术降低了中继时延，保证用户之间存在遮挡的情况下仍能进行可靠的数据交换。
在本发明提供的一种基于RGB-LED的双向可见光通信方法的另一实施例中，需要进行数据传输的第一用户端和第二用户端的数量可以是一对，两对或三对。当为一对用户端时，该对用户端最多可进行三种原始通信数据的传输。
如图5所示，当有一对用户端需要进行可见光中继通信时，用户端先向中继器发送一个ALOHA协议的数据传输请求的信号，中继器在接收到传输数据请求之后保证RGB-LED处于接收信号的状态。在状态1内第一用户端和第二用户端分别将自身需要进行交换的至多三种原始通信数据调制到RGB-LED上(假设第一用户端和第二用户端交换的数据为三种)，并利用RGB-LED(按照需要交换三种信息进行考虑)的三色光(第一原始可见光信号或第二原始可见光信号)分别携带三种信息并发送到自由空间中，此时中继接收端的RGB-LED两端加上反向电压充当光接收器接收自由空间中叠加的光信息(第一叠加光信号)，如果在60s内中继没有接收到任何信息代表用户发送信息动作结束。用户发送动作结束后，中继器将接收到的三个第一叠加光信号进行进行物理层网络编码处理并将编码之后的信息调制到驱动中继RGB-LED的电流上，并利用该电流将RGB-LED正向导通就可以使得经过PNC编码之后的三个目标叠加光信号发送到空间中。此时第一用户端和第二用户端处于接收状态并都将接收到来自中继器的三个目标叠加光信号，第一用户端和第二用户端在接收到信息之后仍需进行RGB-LED接收信号处理，之后进行PNC译码工作，进而获得对方信息。用户端之间信息交换过程分为两个状态：状态1内产生的动作是第一用户端和第二用户端向中继器发送数据，状态2内产生的动作使第一用户端和第二用户端从中继器获得数据。
如图6所示，当有三对用户端需要进行可见光中继通信时，用户端需要先判断利用何种色光进行数据交换并在交换向中继发送一个ALOHA协议的数据传输请求的信号，之后三对用户端分别将自身的通信数据调制到红、绿、蓝LED上并通过各自的RGB-LED发送到空间中，处于接收状态的中继器内的RGB-LED在接收到空间中叠加的信息之后，中继器通过RGB-LED接收信号处理获得叠加在红色、绿色、蓝色色光上的三种信息后在状态2内将三个目标叠加光信号调制到驱动RGB-LED发光电压上将信号发送到空间中，用户端的RGB-LED在状态2内作为接收端接收到来自中继器的目标叠加光信号之后进行RGB-LED信号处理以及PNC译码工作后完成信息交换。任意用户端在状态1时利用何种色光发送原始可见光信号，则在状态2时就将该色光LED加上反向电压以便接收来自中继器的经过PNC处理的信号。
此外，如图7所示，本实施例还可以实现实时的中继交换数据的功能。具体地，当一对用户端分别用绿色光发送自身需要交换的通信数据时，中继器利用红色LED接收数据的同时进行数据处理工作，并将经过PNC编码之后的信息利用绿色LED将目标叠加光信号发送到空间中，用户端利用红色LED进行通信数据(目标叠加光信号)接收。本系统还可通过利用蓝色LED发送通信数据，红色LED或者绿色LED进行数据接收以实现上述通信数据交换的功能。
图8示出了本发明提供的一种基于RGB-LED的双向可见光通信系统的实施例的结构示意图。如图8所示，该系统200包括：包括：中继器210、第一用户端220和第二用户端230。
所述中继器210用于：通过RGB-LED接收第一叠加光信号；其中，所述第一叠加光信号是所述第一用户端220所发送的载有第一原始通信数据的第一原始可见光信号与所述第二用户端230所发送的载有第二原始通信数据的第二原始可见光信号叠加所得到的；
所述中继器210还用于：对所述第一叠加光信号进行信号预处理和物理层网络编码处理，得到目标叠加光信号，并通过所述RGB-LED将所述目标叠加光信号分别发送至所述第一用户端220和所述第二用户端230；
所述第一用户端220用于：对所述目标叠加光信号处理，得到所述第二原始通信数据；
所述第二用户端230用于：对所述目标叠加光信号处理，得到所述第一原始通信数据。
较优地，所述中继器210具体用于：
当所述中继器210在预设时间段内未接收到任何光信号时，所述中继器210对所述第一叠加光信号进行信号预处理和物理层网络编码处理，得到所述目标叠加光信号。
本实施例的技术方案采用RGB-LED作为中继器的接收端，减少了中继器的数量，节约成本，降低了系统的复杂度；利用物理层网络编码技术降低了中继时延，保证用户之间存在遮挡的情况下仍能进行可靠的数据交换。
上述关于本实施例的一种基于RGB-LED的双向可见光通信系统200中的各参数和各个模块实现相应功能的步骤，可参考上文中关于一种基于RGB-LED的双向可见光通信方法的实施中的各参数和步骤，在此不做赘述。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。类似地，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。其中，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。

Claims (10)

1.一种基于RGB-LED的双向可见光通信方法，其特征在于，包括：
中继器通过RGB-LED接收第一叠加光信号；其中，所述第一叠加光信号是第一用户端所发送的载有第一原始通信数据的第一原始可见光信号与第二用户端所发送的载有第二原始通信数据的第二原始可见光信号叠加所得到的，所述RGB-LED设置在所述中继器上；
所述中继器对所述第一叠加光信号进行信号预处理和物理层网络编码处理，得到目标叠加光信号，并通过所述RGB-LED将所述目标叠加光信号分别发送至所述第一用户端和所述第二用户端；
所述第一用户端对所述目标叠加光信号处理，得到所述第二原始通信数据，所述第二用户端对所述目标叠加光信号处理，得到所述第一原始通信数据。
2.根据权利要求1所述的基于RGB-LED的双向可见光通信方法，其特征在于，所述中继器对所述第一叠加光信号进行信号预处理和物理层网络编码处理，得到目标叠加光信号的步骤，包括：
当所述中继器在预设时间段内未接收到任何光信号时，所述中继器对所述第一叠加光信号进行信号预处理和物理层网络编码处理，得到所述目标叠加光信号。
3.根据权利要求1所述的基于RGB-LED的双向可见光通信方法，其特征在于，所述信号预处理的过程为：基于预设计算公式，所述中继器对所述第一叠加光信号进行处理，得到所述第一叠加光信号对应的第二叠加光信号；其中，所述预设计算公式为：
Figure FDA0004125494270000011
S2为所述第二叠加光信号，S1为所述第一叠加光信号。
4.根据权利要求3所述的基于RGB-LED的双向可见光通信方法，其特征在于，所述物理层网络编码处理的过程为：基于预设编码方式，所述中继器对所述第二叠加光信号进行编码处理，得到所述目标叠加光信号；其中，所述预设编码方式包括：异或运算编码方式和加法运算编码方式。
5.根据权利要求1所述的基于RGB-LED的双向可见光通信方法，其特征在于，所述中继器通过所述RGB-LED将所述目标叠加光信号分别发送至所述第一用户端和所述第二用户端的步骤，包括：
所述中继器将所述目标叠加光信号分别调制至所述RGB-LED上，并将所述RGB-LED正向导通，以利用所述RGB-LED将所述目标叠加光信号分别发送至所述第一用户端和所述第二用户端。
6.根据权利要求1所述的基于RGB-LED的双向可见光通信方法，其特征在于，所述第一用户端对所述目标叠加光信号处理，得到所述第二原始通信数据，所述第二用户端对所述目标叠加光信号处理，得到所述第一原始通信数据的步骤，包括：
所述第一用户端对所述目标叠加光信号依次进行信号预处理和物理层网络译码处理，得到第一目标通信数据，并将所述第一目标通信数据与所述第一原始通信数据进行运算处理，得到所述第二原始通信数据；
所述第二用户端对所述目标叠加光信号依次进行信号预处理和物理层网络译码处理，得到第二目标通信数据，并将所述第二目标通信数据与所述第二原始通信数据进行运算处理，得到所述第一原始通信数据。
7.根据权利要求1所述的基于RGB-LED的双向可见光通信方法，其特征在于，还包括：
所述第一用户端根据所述中继器反馈的所述RGB-LED的当前状态信息，生成所述第一原始可见光信号，将所述第一原始可见光信号进行调制并发送至所述中继器；
所述第二用户端根据所述中继器反馈的所述RGB-LED的当前状态信息，生成所述第二原始可见光信号，将所述第二原始可见光信号进行调制并发送至所述中继器。
8.根据权利要求1所述的基于RGB-LED的双向可见光通信方法，其特征在于，还包括：
当所述中继器接收到任一用户端发送的数据传输请求时，所述中继器将所述RGB-LED的当前运行状态调整至接收状态。
9.一种基于RGB-LED的双向可见光通信系统，其特征在于，包括：中继器、第一用户端和第二用户端；
所述中继器用于：通过RGB-LED接收第一叠加光信号；其中，所述第一叠加光信号是所述第一用户端所发送的载有第一原始通信数据的第一原始可见光信号与所述第二用户端所发送的载有第二原始通信数据的第二原始可见光信号叠加所得到的；
所述中继器还用于：对所述第一叠加光信号进行信号预处理和物理层网络编码处理，得到目标叠加光信号，并通过所述RGB-LED将所述目标叠加光信号分别发送至所述第一用户端和所述第二用户端；
所述第一用户端用于：对所述目标叠加光信号处理，得到所述第二原始通信数据；
所述第二用户端用于：对所述目标叠加光信号处理，得到所述第一原始通信数据。
10.根据权利要求9所述的基于RGB-LED的双向可见光通信系统，其特征在于，所述中继器具体用于：
当所述中继器在预设时间段内未接收到任何光信号时，所述中继器对所述第一叠加光信号进行信号预处理和物理层网络编码处理，得到所述目标叠加光信号。
CN202310244369.6A 2023-03-09 2023-03-09 一种基于rgb-led的双向可见光通信方法及系统 Active CN116346224B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310244369.6A CN116346224B (zh) 2023-03-09 2023-03-09 一种基于rgb-led的双向可见光通信方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310244369.6A CN116346224B (zh) 2023-03-09 2023-03-09 一种基于rgb-led的双向可见光通信方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116346224A true CN116346224A (zh) 2023-06-27
CN116346224B CN116346224B (zh) 2023-11-17

Family

ID=86892356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310244369.6A Active CN116346224B (zh) 2023-03-09 2023-03-09 一种基于rgb-led的双向可见光通信方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116346224B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020154646A1 (en) * 2001-03-21 2002-10-24 Dubois Jean F. Programmable network services node
CN102907169A (zh) * 2009-10-22 2013-01-30 交互数字专利控股公司 用于采用物理层网络编码的双向中继方案的方法和装置
CN103036647A (zh) * 2012-12-10 2013-04-10 哈尔滨工业大学 基于mfsk调制方式的物理层网络编码的无线通信方法
CN103078705A (zh) * 2012-12-31 2013-05-01 哈尔滨工业大学 基于mqam调制方式的物理层网络编码的无线通信方法
CN105959061A (zh) * 2016-06-21 2016-09-21 江苏大学 Led到led的半双工通信系统
CN111277329A (zh) * 2020-01-23 2020-06-12 中国科学院空间应用工程与技术中心 一种采用物理层网络编码的中继系统、方法及芯片
CN111314325A (zh) * 2020-01-23 2020-06-19 中国科学院空间应用工程与技术中心 一种基于中继控制的物理层网络编码加密收发系统和方法
CN111817987A (zh) * 2020-06-22 2020-10-23 上海申核能源工程技术有限公司 一种核电站通信基于无线光的以太网透传方法
CN113271146A (zh) * 2021-05-14 2021-08-17 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种可见光通信方法、装置、系统及计算机可读存储介质
CN115225149A (zh) * 2022-07-07 2022-10-21 中国科学院空间应用工程与技术中心 通过ris辅助的可见光通信方法、系统、介质及设备

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020154646A1 (en) * 2001-03-21 2002-10-24 Dubois Jean F. Programmable network services node
CN102907169A (zh) * 2009-10-22 2013-01-30 交互数字专利控股公司 用于采用物理层网络编码的双向中继方案的方法和装置
CN103036647A (zh) * 2012-12-10 2013-04-10 哈尔滨工业大学 基于mfsk调制方式的物理层网络编码的无线通信方法
CN103078705A (zh) * 2012-12-31 2013-05-01 哈尔滨工业大学 基于mqam调制方式的物理层网络编码的无线通信方法
CN105959061A (zh) * 2016-06-21 2016-09-21 江苏大学 Led到led的半双工通信系统
CN111277329A (zh) * 2020-01-23 2020-06-12 中国科学院空间应用工程与技术中心 一种采用物理层网络编码的中继系统、方法及芯片
CN111314325A (zh) * 2020-01-23 2020-06-19 中国科学院空间应用工程与技术中心 一种基于中继控制的物理层网络编码加密收发系统和方法
CN111817987A (zh) * 2020-06-22 2020-10-23 上海申核能源工程技术有限公司 一种核电站通信基于无线光的以太网透传方法
CN113271146A (zh) * 2021-05-14 2021-08-17 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种可见光通信方法、装置、系统及计算机可读存储介质
CN115225149A (zh) * 2022-07-07 2022-10-21 中国科学院空间应用工程与技术中心 通过ris辅助的可见光通信方法、系统、介质及设备

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIAN XIONG: "Physical-Layer Network Coding Enhanced Visible Light Communications Using RGB LEDs", 《IEEE PHOTONICS JOURNAL》 *
赵亚楠;曹红伟;: "太赫兹超高速无线网络路由协议研究综述", 广东通信技术, no. 06 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116346224B (zh) 2023-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Leba et al. LiFi—The path to a new way of communication
Matheus et al. Visible light communication: concepts, applications and challenges
Boucouvalas et al. Standards for indoor optical wireless communications
EP0748542B1 (en) Method and apparatus for optical wireless communication
CN107040310B (zh) 基于ihdaf协议的fso通信系统的工作方法
JP6099758B2 (ja) 可視光通信方法、装置及びシステム
US8774142B2 (en) Flexible and integrated frame structure design for supporting multiple topologies with visible light communication
CN101164259A (zh) 照明光无线通信系统
CN103973367B (zh) 全双工调制回复反射无线光通信系统及其通信方法
CN104811245A (zh) 一种联合色域与空域调制的可见光通信方法
CN105119655A (zh) 基于qam和mppm的可见光通信方法及其系统
CN103795468B (zh) 基于复用的混合型通讯系统
US20220166506A1 (en) Optical Wireless Communication System and Method
CN104253647B (zh) 基于mimo技术和ofdm技术的室外可见光通信系统
CN110061777B (zh) 一种基于noma的中继协作室内可见光通信方法及系统
Idris et al. A survey of modulation schemes in visible light communications
Choudhari et al. High sensitivity universal Lifi receiver for enhance data communication
CN116346224B (zh) 一种基于rgb-led的双向可见光通信方法及系统
Adwani et al. Li-Fi: information transferring through LED's
CN103812560A (zh) 基于可见光和无线电频的混合型通讯系统
CN113014321A (zh) 基于mimo电力线回传的可见光中继接入系统及方法
CN111082867A (zh) 一种基于可见光通信与电力线传输的单光源双向通信系统
CN108075829B (zh) 一种可变时隙脉冲位置调制装置、方法及激光通信系统
CN108494484A (zh) 基于ihdaf协议的室内vlc空间调制系统的工作方法
WO2022236343A1 (en) Two-mode smart lighting system for rf and lifi data transmission, and lifi light modulation method on three parallel data streams using both visible and infrared lights

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant