電力線和可見光融合的通信方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力線和可見光融合的通信方法及系統(tǒng)，包括：將預定傳輸業(yè)務(wù)按照預設(shè)傳輸模式進行調(diào)制，將調(diào)制后待發(fā)射信號組成第一信號幀耦合到電力線路中進行傳輸；提取第一信號幀，根據(jù)第一信號幀中的信令信息，獲取電信號業(yè)務(wù)，將電信號業(yè)務(wù)組成第二信號幀，由LED驅(qū)動單元將第二信號幀中電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，調(diào)節(jié)每個LED的發(fā)光強度，將第二信號幀調(diào)制到可見光域進行傳輸；獲取可見光域中的光信號，根據(jù)光信號的信令信息解調(diào)所述電信號業(yè)務(wù)對應(yīng)的子信道，并獲取子信道中的數(shù)字信號。該方法實現(xiàn)了大容量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸，使得下行同源、覆蓋均勻，上行靈活、按需選擇，并在實現(xiàn)大容量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r實現(xiàn)多業(yè)務(wù)傳輸和目標定位。
【專利說明】電力線和可見光融合的通信方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電力線和可見光融合的通信方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，高速擴張的無線通信業(yè)務(wù)需求與頻譜資源矛盾日益加劇，探索新的頻譜資源已經(jīng)成為當今無線通信領(lǐng)域的熱點問題。
[0003]目前采用電纜、光纖等傳輸媒介實現(xiàn)了無線通信，但是采用電纜和光纖等傳輸媒介需要架設(shè)線路，在架設(shè)線路的過程中有可能會破壞原有的裝修，并且架設(shè)線路需要耗費大量的人力和物力，為無線通信帶來了極大的不便。
[0004]光通信作為一種以光波為信息傳輸載體的新興無線通信技術(shù)，具有傳輸頻帶寬、通信容量大、安全環(huán)保、無電磁干擾、無需占用現(xiàn)有頻譜資源等優(yōu)點，在近年來備受關(guān)注。
[0005]LED發(fā)光器件本身需要電流進行驅(qū)動，能夠自然而然與電力線連接在一起，因此邏輯上可以將電力線網(wǎng)絡(luò)和LED光通信的結(jié)合看成是一個渾然一體的天然網(wǎng)絡(luò)。電力線不僅給LED供電，也作為LED光通信的信號來源。電力線通信與光通信結(jié)合的通信技術(shù)，可以令兩者優(yōu)勢互為補充進行寬帶高速信號傳輸，建立魯棒高效通信系統(tǒng)。傳統(tǒng)技術(shù)在電力線通信和可見光通信方式的轉(zhuǎn)發(fā)接口往往經(jīng)歷了多次解調(diào)與調(diào)制的過程，而實現(xiàn)的業(yè)務(wù)模式往往十分單一，因此以何種形式將兩種通信方式有機結(jié)合以實現(xiàn)大容量多業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸成為人們的焦點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種電力線和可見光融合的通信方法及系統(tǒng)，通過電力線和可見光融合技術(shù)實現(xiàn)了大容量多業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸。
[0007]第一方面，本發(fā)明提供一種電力線和可見光融合的通信方法，包括:
[0008]將預定的傳輸業(yè)務(wù)按照預設(shè)的傳輸模式進行調(diào)制，并將調(diào)制后待發(fā)射信號組成第一信號幀耦合到電力線路中進行傳輸；
[0009]提取所述第一信號幀，并根據(jù)所述第一信號幀中的信令信息，獲取電信號業(yè)務(wù)，將所述電信號業(yè)務(wù)組成第二信號幀，并由LED驅(qū)動單元將所述第二信號幀中的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，調(diào)節(jié)每個LED的發(fā)光強度，將所述第二信號幀調(diào)制到可見光域進行傳輸；
[0010]獲取可見光域中的光信號，根據(jù)所述光信號的信令信息解調(diào)所述電信號業(yè)務(wù)對應(yīng)的子信道，并獲取所述子信道中的數(shù)字信號。
[0011]可選的，所述預設(shè)的傳輸模式包括:通信系統(tǒng)的工作頻段、最大信道帶寬、擾碼方式、編碼方式、星座映射方式、交織方式、調(diào)制方式和組幀方式。
[0012]可選的，所述將調(diào)制后待發(fā)射信號組成第一信號幀耦合到電力線路中進行傳輸，包括:
[0013]將所述待發(fā)射信號根據(jù)時間維劃分成多個不同的子信道。
[0014]可選的，所述第一信號幀為時分復用的形式，所述第一信號幀根據(jù)時間分為多個時隙，所述多個不同的子信道為時間不同的第一信號幀，所述時隙包括上行時隙和下行時隙；
[0015]所述待發(fā)射信號采用OFDM調(diào)制，所述組成第一信號幀的方式包括ZP-0FDM、CP-OFDM、TDS-OFDMo
[0016]可選的，所述提取所述第一信號幀，并根據(jù)所述第一信號幀中的信令信息，獲取電信號業(yè)務(wù)，包括:
[0017]當所述第一信號幀中無信令信息或所述第一信號幀中有信令信息且所述信令信息中不包含電信號轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的指示時，則全部直接轉(zhuǎn)發(fā)所述電信號業(yè)務(wù)；
[0018]否則，按照所述信令信息中的所述電信號轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)指示進行全部直接轉(zhuǎn)發(fā)或選擇性轉(zhuǎn)發(fā)所述電信號業(yè)務(wù)；
[0019]當所述電信號轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)指示為選擇性轉(zhuǎn)發(fā)時，則根據(jù)所述電信號轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)指示對非轉(zhuǎn)發(fā)的所述電信號業(yè)務(wù)進行濾除。
[0020]可選的，所述提取所述第一信號幀，并根據(jù)所述第一信號幀中的信令信息，獲取電信號業(yè)務(wù)，還包括:
[0021]當所述信令信息中不包含所述電信號轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的指示時，則將同一電力線連接的所有電信號進行全部直接轉(zhuǎn)發(fā)，所有LED同時同頻發(fā)射同樣的可見光信號，組成基于LED的單頻網(wǎng)通信模式。
[0022]可選的，所述根據(jù)所述信令信息解調(diào)所述電信號業(yè)務(wù)對應(yīng)的子信道，并獲取所述子信道中的數(shù)字信號，包括:
[0023]對接收到的所述各個LED光信號的疊加進行均衡處理。
[0024]可選的，在時分復用幀中插入每個LED的定位信息，用于實現(xiàn)可見光的定位。
[0025]可選的，所述方法還包括:
[0026]在獲取所述子信道中的數(shù)字信號之后，信號接收端還可以通過上行時隙向信號發(fā)送端發(fā)送反饋信息；
[0027]所述信號接收端通過Wif1、3G/4G信號、可見光上行的形式向所述信號發(fā)送端發(fā)送反饋信息。
[0028]第二方面，本發(fā)明還提供了一種電力線和可見光融合的通信系統(tǒng)，包括:
[0029]信號發(fā)射模塊，用于將預定的傳輸業(yè)務(wù)按照預設(shè)的傳輸模式進行調(diào)制，并將調(diào)制后待發(fā)射信號組成第一信號幀耦合到電力線路中進行傳輸；
[0030]信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用于提取所述第一信號幀，并根據(jù)所述第一信號幀中的信令信息，獲取電信號業(yè)務(wù)，將所述電信號業(yè)務(wù)組成第二信號幀，并由LED驅(qū)動單元將所述第二信號幀中的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，調(diào)節(jié)每個LED的發(fā)光強度，將所述第二信號幀調(diào)制到可見光域進行傳輸；
[0031]信號接收模塊，用于獲取可見光域中的光信號，根據(jù)所述光信號的信令信息解調(diào)所述電信號業(yè)務(wù)對應(yīng)的子信道，并獲取所述子信道中的數(shù)字信號。
[0032]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的一種電力線和可見光融合的通信方法及系統(tǒng)，通過電力線和可見光融合技術(shù)實現(xiàn)了大容量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸，使得下行同源、覆蓋均勻，上行靈活、按需選擇，并在實現(xiàn)大容量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r實現(xiàn)多業(yè)務(wù)傳輸和目標定位。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明一實施例提供的電力線和可見光融合的通信方法的流程示意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明一實施例提供的根據(jù)電信號調(diào)節(jié)可見光的驅(qū)動電路示意圖；
[0035]圖3為本發(fā)明實施例提供的信號幀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖4為本發(fā)明一實施例提供的電力線和可見光融合的通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖，對發(fā)明的【具體實施方式】作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0038]本發(fā)明是基于由于LED發(fā)光器件本身需要電流進行驅(qū)動，能夠自然而然與電力線連接在一起，因此邏輯上可以將電力線網(wǎng)絡(luò)和LED光通信的結(jié)合看成是一個渾然一體的天然網(wǎng)絡(luò)，其中電力線網(wǎng)絡(luò)是短距離的骨干網(wǎng)，一端與光纖等構(gòu)成的大容量城域網(wǎng)/廣域網(wǎng)相聯(lián)；另一端與LED自然相聯(lián)，將信息以無線光通信的下行方式通過LED發(fā)射出去，并可利用電力線或者同樣利用無線光通信的方式實現(xiàn)上行的信息傳輸。電力線不僅給LED供電，也作為LED光通信的信號來源。電力線通信與光通信結(jié)合的通信技術(shù)，可以令兩者優(yōu)勢互為補充進行寬帶高速信號傳輸，建立魯棒高效通信系統(tǒng)。
[0039]與采用電纜、光纖等其他傳輸媒介作為LED接口相比，電力線接入的光通信系統(tǒng)具有許多優(yōu)勢:一、電力線系統(tǒng)基本覆蓋所有居室，是目前覆蓋面積最廣、接入人數(shù)最多的網(wǎng)絡(luò)，可以方便地提供接入服務(wù)；二、采用現(xiàn)有配電線路可以避免額外架設(shè)線路所需的資金投入，也不需要破壞原有的裝修，工程實施簡單；三、既可以進行語音、圖像、視頻等大容量傳輸，又便于家庭組網(wǎng)、智能家電控制，為物聯(lián)網(wǎng)提供了物理基礎(chǔ)。
[0040]在電力線通信與光通信結(jié)合的通信系統(tǒng)中，如何同時應(yīng)對電力線傳輸環(huán)境和光傳輸環(huán)境的挑戰(zhàn)，是其核心問題之一，即如何根據(jù)電力線信道和光信道的特性，選擇合適的傳輸模式，提供高頻譜效率、高系統(tǒng)容量、高傳輸可靠性、滿足業(yè)務(wù)需求的服務(wù)保證。例如，光信道和電力線信道都深受多徑效應(yīng)的影響。在光通信系統(tǒng)中，常常會采用多個LED光源實現(xiàn)良好的照明效果，且室內(nèi)環(huán)境對照明燈光也具有反射作用，因此多徑效應(yīng)對室內(nèi)LED光通信系統(tǒng)的影響十分顯著；電力線路的線路結(jié)構(gòu)復雜，信號可由多條路徑到達終端，在負載處也存在信號反射，也使得電力線存在嚴重的多徑效應(yīng)。因此，選擇能抵抗多徑效應(yīng)的調(diào)制方式非常關(guān)鍵?，F(xiàn)有研究結(jié)果表明，采用OFDM多載波調(diào)制技術(shù)具有抗多徑干擾、頻譜利用率高、傳輸速率高等優(yōu)點，可以有效地改善光通信和電力線通信的性能。
[0041]利用電力線的廣泛存在特點和LED光通信的技術(shù)優(yōu)勢，基于電力線通信的光通信系統(tǒng)在照明與通信上都具有傳統(tǒng)通信技術(shù)無可比擬的優(yōu)點，具有廣闊的市場化前景。
[0042]圖1示出了本發(fā)明實施例提供的電力線和可見光融合的通信方法的流程示意圖，如圖1所示，該方法包括如下步驟:
[0043]101、將預定的傳輸業(yè)務(wù)按照預設(shè)的傳輸模式進行調(diào)制，并將調(diào)制后待發(fā)射信號組成第一信號幀耦合到電力線路中進行傳輸；
[0044]具體的，將所述待發(fā)射信號根據(jù)時間維劃分成多個不同的子信道，以方便信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊和信號接收模塊對信號業(yè)務(wù)的選取，所述第一信號幀為時分復用(TDD)的形式，第一信號幀體按照時間分為多個時隙，所述多個不同的子信道為時間不同的第一信號幀，有些時隙作為下行有些時隙作為上行，作為上行的時隙可以有效抑制可見光通信中上下行信號的自干擾。所述待發(fā)射信號的方式采用OFDM調(diào)制，所述組成第一信號幀的方式包括ZP-OFDM、CP-OFDM、TDS-0FDM。在時分復用幀中插入每個LED的定位信息，用于實現(xiàn)可見光的定位。
[0045]舉例來說，所述預設(shè)的傳輸模式包括:通信系統(tǒng)的工作頻段、最大信道帶寬、擾碼方式、編碼方式、星座映射方式、交織方式、調(diào)制方式和組幀方式。
[0046]102、提取所述第一信號幀，并根據(jù)所述第一信號幀中的信令信息，獲取電信號業(yè)務(wù)，將所述電信號業(yè)務(wù)組成第二信號幀，并由LED驅(qū)動單元將所述第二信號幀中的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，調(diào)節(jié)每個LED的發(fā)光強度，將所述第二信號幀調(diào)制到可見光域進行傳輸;
[0047]具體的，當所述第一信號幀中無信令信息或所述第一信號幀中有信令信息且所述信令信息中不包含電信號轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的指示時，則全部轉(zhuǎn)發(fā)所述電信號業(yè)務(wù)；
[0048]否則，按照所述信令信息中的所述電信號轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)指示進行全部轉(zhuǎn)發(fā)或選擇性轉(zhuǎn)發(fā)所述電信號業(yè)務(wù)；
[0049]當所述電信號轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)指示為選擇性轉(zhuǎn)發(fā)時，則根據(jù)所述電信號轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)指示對非轉(zhuǎn)發(fā)的所述電信號業(yè)務(wù)進行濾除。
[0050]在另一個實施方式中，當所述信令信息中不包含所述電信號轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的指示時，則將同一電力線連接的所有電信號進行全部轉(zhuǎn)發(fā)，所有LED同時同頻發(fā)射同樣的通信信號，組成基于LED的單頻網(wǎng)通信模式。
[0051]上述方法獲取每個LED光信號,將所述每個LED光信號進行疊加，由于各個LED燈傳輸時延不同，等效于多徑信道信號，需要在信號接收端對疊加后的所述各個LED光信號進行均衡處理。
[0052]具體的，上述通過耦合器提取電信號業(yè)務(wù)，根據(jù)第一信號幀中的信令信息，將電信號的某些業(yè)務(wù)取出，經(jīng)自動增益控制處理后，由LED驅(qū)動單元將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，調(diào)節(jié)每個LED的發(fā)光強度，將信號幀條知道可見光域傳輸。
[0053]103、獲取可見光域中的光信號，根據(jù)所述光信號的信令信息解調(diào)所述電信號業(yè)務(wù)對應(yīng)的子信道，并獲取所述子信道中的數(shù)字信號。
[0054]具體的，通過光通信的信令信息，解調(diào)自己需要業(yè)務(wù)對應(yīng)的子信道。
[0055]舉例來說，由于各個LED等傳輸時延不同，等效于多徑信道信號，需要在信號接收端進行相應(yīng)的均衡處理。
[0056]上述方法還包括圖中未示出的步驟104
[0057]104、在獲取所述子信道中的數(shù)字信號之后，信號接收端還向信號發(fā)送端發(fā)送反饋信息；
[0058]所述信號接收端通過Wif1、3G/4G信號、可見光上行的形式向所述信號發(fā)送端發(fā)送反饋信息。
[0059]上述方法通過電力線和可見光融合技術(shù)實現(xiàn)了大容量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸，使得下行同源、覆蓋均勻，上行靈活、按需選擇，并在實現(xiàn)大容量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r實現(xiàn)多業(yè)務(wù)傳輸和目標定位。
[0060]下面通過具體的實施例來舉例說明上述方法。
[0061]實施例一
[0062]本實施例給出本發(fā)明提出的電力線和可見光通信融合的通信方法在面向?qū)拵?shù)字地面廣播的下行鏈路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。該系統(tǒng)要求在8MHz帶寬內(nèi)提供四路下行標清數(shù)字電視廣播業(yè)務(wù)，采用單個LED發(fā)射源。所涉及的方法流程和傳輸模式詳述如下:
[0063]將預定的傳輸業(yè)務(wù)按照預設(shè)的傳輸模式進行調(diào)制，并將調(diào)制后待發(fā)射信號組成第一信號幀耦合到電力線路中進行傳輸。
[0064]上述傳輸業(yè)務(wù)需要進行四路標清數(shù)字電視廣播業(yè)務(wù)傳輸，則將每一個第一信號幀分為四個時域子信道、上行時隙以及信令信息。其中每一個子信道負責傳輸一項業(yè)務(wù)；上行時隙為上行信息的發(fā)送和接收提供條件；信令信息負責根據(jù)用戶的上行信號反饋指示相應(yīng)的業(yè)務(wù)。對于子信道中的一項數(shù)字電視傳輸?shù)淖訕I(yè)務(wù)，其調(diào)制的方式如下:
[0065]系統(tǒng)帶寬為8MHz，信道帶寬也為8MHz，電力線通信系統(tǒng)工作頻段為2_10MHz，LED閃爍速度為1MHz。參考中國數(shù)字電視地面廣播標準DTMB，模擬前端采用時域濾波成型，成型濾波器選擇為SRRC濾波器，滾降因子為0.05，選擇基本符號速率為7.56MHz，基本符號間隔為(1/7.56) us ^ 0.1323us。
[0066]考慮到對待傳輸數(shù)字信號的隨機化以便于傳輸信息處理，需對待傳輸數(shù)字信號進行加擾，擾碼是一個最大長度二進制的偽隨機序列，生成多項式定義為
[0067]G(x) = l+x14+x15
[0068]該序列的初始相位定義為100101010000000。
[0069]對擾碼結(jié)果進行編碼得到碼字。采用的編碼方法為前向糾錯編碼，由外碼和內(nèi)碼級聯(lián)而成，外碼為BCH碼，內(nèi)碼為等效編碼碼率為0.4的LDPC(7493，3048)碼。對得到的碼字進行星座映射，生成碼字對應(yīng)的復數(shù)符號，星座映射的方式為64QAM。時域交織采用基于星座符號的卷積交織編碼，時域交織結(jié)果與系統(tǒng)信息參數(shù)組成頻域數(shù)據(jù)塊，每個頻域數(shù)據(jù)塊長為3780，其中包括3744個數(shù)據(jù)符號和36個系統(tǒng)信息參數(shù)符號。頻域數(shù)據(jù)塊經(jīng)3780點IDFT變換得到時域數(shù)據(jù)塊。
[0070]采用TDS-OFDM作為組幀技術(shù)，選擇由一個已知輔助序列及其前同步、后同步組成的保護間隔作為時域數(shù)據(jù)塊之間的填充，其中，輔助序列為已知PN序列經(jīng)過IDFT變換得至IJ，長度為255個符號，前同步和后同步為該PN序列的循環(huán)擴展，前同步長度為82個符號，后同步長度為83個符號，保護間隔總長420個符號。將時域數(shù)據(jù)塊和保護間隔組合成第一信號幀，每個第一信號幀中，根據(jù)當前幀的時序信號采用不同相位的PN序列作為輔助序列。
[0071]此后，將基帶信號進行上變頻、取實部和數(shù)模轉(zhuǎn)換等后處理，得到發(fā)射信號。
[0072]將所有四路業(yè)務(wù)按照如上處理后進行時域組幀，幀結(jié)構(gòu)示意圖見圖3，得到發(fā)射信號，耦合到電力線路中傳輸。
[0073]提取所述第一信號幀，并根據(jù)所述第一信號幀中的信令信息，獲取電信號業(yè)務(wù)，將所述電信號業(yè)務(wù)組成第二信號幀，并由LED驅(qū)動單元將所述第二信號幀中的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，調(diào)節(jié)每個LED的發(fā)光強度，將所述第二信號幀調(diào)制到可見光域進行傳輸。
[0074]首先按照第一信號幀中的信令信息相應(yīng)的調(diào)制方式對所述信令信息進行解調(diào)，獲取轉(zhuǎn)發(fā)指示。
[0075]由于本實施例只有一個LED發(fā)射源，因此可以直接采用如圖2所示的驅(qū)動電路，將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，用于驅(qū)動多個不同的LED發(fā)光并調(diào)節(jié)發(fā)光強度。本申請不對此驅(qū)動電路進行詳細說明。
[0076]獲取可見光域中的光信號，根據(jù)所述光信號的信令信息解調(diào)所述電信號業(yè)務(wù)對應(yīng)的子信道，并獲取所述子信道中的數(shù)字信號。
[0077]由PIN光電檢測器接收光信號，并檢測光信號強度，轉(zhuǎn)換為電信號。電信號在模擬前端完成自動增益控制、模數(shù)轉(zhuǎn)換、濾波、下變頻得到基帶信號，經(jīng)同步和解調(diào)解碼得到傳輸數(shù)字信號。并可以根據(jù)信令信息的指示來解調(diào)自己需要的那路節(jié)目。
[0078]實施例二
[0079]本實施例給出本發(fā)明提出的電力線和可見光通信融合的通信方法在面向可選擇業(yè)務(wù)的寬帶無線數(shù)字通信的雙工通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。該雙工通信系統(tǒng)中，上行鏈路采用WiFi實現(xiàn)，下行鏈路采用電力線和可見光通信結(jié)合的通信實現(xiàn)，采用多個LED發(fā)射源，使得用戶可以選擇性的接收需求的業(yè)務(wù)。所涉及的方法流程和傳輸模式詳述如下:
[0080]將預定的傳輸業(yè)務(wù)按照預設(shè)的傳輸模式進行調(diào)制，并將調(diào)制后待發(fā)射信號組成第一信號幀耦合到電力線路中進行傳輸。
[0081]按照傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)的數(shù)量，將第一信號幀分為多個時域子信道。假設(shè)該發(fā)射模塊需要進行四路標清數(shù)字電視廣播業(yè)務(wù)傳輸，則將每一個信號幀分為四個時域子信道、上行時隙以及信令信息。其中每一個子信道負責傳輸一項業(yè)務(wù)；上行時隙為上行信息的發(fā)送和接收提供條件；信令信息負責根據(jù)用戶的上行信號反饋指示相應(yīng)的業(yè)務(wù)，完成解析每個LED下屬用戶需求的任務(wù)。對于子信道中的一項數(shù)字電視傳輸?shù)淖訕I(yè)務(wù)，其調(diào)制的方式如下:
[0082]系統(tǒng)帶寬為30MHz，信道帶寬也為30MHz，電力線通信系統(tǒng)工作頻段為0_30MHz，LED閃爍速度為30MHz。模擬前端采用頻域子載波成型實現(xiàn)頻譜成型。選擇基本符號速率為30.00MHz，基本符號間隔(1/30.00)us ^ 0.0333us，其有效信號帶寬為28MHz，其中有效帶寬外的頻域子載波用于攜帶零符號(即虛擬子載波)。
[0083]考慮到對待傳輸數(shù)字信號的隨機化以便于傳輸信息處理，需對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行加擾，擾碼是一個最大長度二進制的偽隨機序列，生成多項式定義為
[0084]G(x) = l+x14+x15
[0085]該序列的初始相位定義為100101010000000。
[0086]對擾碼結(jié)果進行編碼得到碼字。采用的編碼方法為前向糾錯編碼，由外碼和內(nèi)碼級聯(lián)而成，外碼為BCH碼，內(nèi)碼為編碼碼率0.5、碼長64800比特的LDPC碼。對得到的碼字進行比特交織后，由星座映射生成碼字對應(yīng)的復數(shù)符號，星座映射的方式為64QAM。時域交織采用基于星座符號的卷積交織編碼，時域交織結(jié)果在預定位置添加導頻子載波和虛擬子載波組成頻域數(shù)據(jù)塊。每個頻域數(shù)據(jù)塊長為8192，其中前548個子載波為虛擬子載波，后7644個子載波中，1/6攜帶導頻符號，5/6攜帶數(shù)據(jù)符號。頻域數(shù)據(jù)塊經(jīng)8192點IDFT變換得到時域數(shù)據(jù)塊。
[0087]采用CP-OFDM作為組幀技術(shù)，選擇時域數(shù)據(jù)塊的循環(huán)擴展作為保護間隔填充，保護間隔總長512個符號。將時域數(shù)據(jù)塊和保護間隔組合成第一信號幀。由于本實施例中考慮點對點轉(zhuǎn)發(fā)通信，需由地址插入單元在信號同步頭后添加預定的接收地址信息。
[0088]此后，將基帶信號進行上變頻、取實部和數(shù)模轉(zhuǎn)換等后處理，得到發(fā)射信號。
[0089]將所有四路業(yè)務(wù)都進行相應(yīng)的調(diào)制后進行時域組幀，幀結(jié)構(gòu)示意圖見圖3，得到發(fā)射信號，耦合到電力線路中傳輸。
[0090]提取所述第一信號幀，并根據(jù)所述第一信號幀中的信令信息，獲取電信號業(yè)務(wù)，將所述電信號業(yè)務(wù)組成第二信號幀，并由LED驅(qū)動單元將所述第二信號幀中的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，調(diào)節(jié)每個LED的發(fā)光強度，將所述第二信號幀調(diào)制到可見光域進行傳輸。
[0091]信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊首先按照第一信號幀中的信令信息相應(yīng)的調(diào)制方式對所述信令信息進行解調(diào)，獲取轉(zhuǎn)發(fā)指示。
[0092]根據(jù)信令信息中的指示，可以獲得每一個LED需要發(fā)送的業(yè)務(wù)信息，由此來提取相應(yīng)的時域子信道的子業(yè)務(wù)，對于用戶需要的業(yè)務(wù)，采用如圖2所示的驅(qū)動電路，將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，對于用戶不需要的業(yè)務(wù)則發(fā)送空白的時隙，并插入信令信息將提取的電信號業(yè)務(wù)組成第二信號幀。用于驅(qū)動多個不同的LED發(fā)光并調(diào)節(jié)發(fā)光強度，本申請不對此驅(qū)動電路進行詳細說明。
[0093]獲取可見光域中的光信號，根據(jù)所述光信號的信令信息解調(diào)所述電信號業(yè)務(wù)對應(yīng)的子信道，并獲取所述子信道中的數(shù)字信號。
[0094]由PIN光電檢測器接收光信號，并檢測光信號強度，轉(zhuǎn)換為電信號。電信號在模擬前端完成自動增益控制、模數(shù)轉(zhuǎn)換、濾波、下變頻得到基帶信號，經(jīng)同步和解調(diào)解碼得到傳輸數(shù)字信號。并可以根據(jù)信令信息的指示來解調(diào)自己需要的那路節(jié)目。當需要變更自身的業(yè)務(wù)需求時，可以通過WiFi系統(tǒng)向信號發(fā)射模塊進行反饋，從而調(diào)節(jié)發(fā)射模塊的信令信息來變更自身的業(yè)務(wù)。
[0095]實施例三
[0096]本實施例給出本發(fā)明提出的電力線和可見光通信融合的通信方法在面向可定位的寬帶無線數(shù)字通信的雙工通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。該雙工通信系統(tǒng)中，上行鏈路采用可見光上行實現(xiàn)，下行鏈路采用電力線和可見光通信結(jié)合的通信實現(xiàn)，采用多個LED發(fā)射源，每一個發(fā)射源除數(shù)據(jù)傳輸外還傳輸自身位置信息，以完成定位服務(wù)。所涉及的方法流程和傳輸模式詳述如下:
[0097]將預定的傳輸業(yè)務(wù)按照預設(shè)的傳輸模式進行調(diào)制，并將調(diào)制后待發(fā)射信號組成第一信號幀耦合到電力線路中進行傳輸。
[0098]按照傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)的數(shù)量，將第一信號幀分為多個時域子信道。假設(shè)該發(fā)射模塊需要進行四路標清數(shù)字電視廣播業(yè)務(wù)傳輸，則將每一個第一信號幀分為四個時域子信道、上行時隙以及信令信息。其中每一個子信道負責傳輸一項業(yè)務(wù)；上行時隙為上行信息的發(fā)送和接收提供條件；信令信息負責根據(jù)用戶的上行信號反饋指示相應(yīng)的業(yè)務(wù)，并插入每一個LED發(fā)射源的位置信息。對于子信道中的一項數(shù)字電視傳輸?shù)淖訕I(yè)務(wù)，其調(diào)制的方式同實施例一。
[0099]將所有四路業(yè)務(wù)都進行相應(yīng)的調(diào)制后進行時域組幀，幀結(jié)構(gòu)示意圖見圖3，得到發(fā)射信號，耦合到電力線路中傳輸。
[0100]提取所述第一信號幀，并根據(jù)所述第一信號幀中的信令信息，獲取電信號業(yè)務(wù)，將所述電信號業(yè)務(wù)組成第二信號幀，并由LED驅(qū)動單元將所述第二信號幀中的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，調(diào)節(jié)每個LED的發(fā)光強度，將所述第二信號幀調(diào)制到可見光域進行傳輸。
[0101]信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊首先按照第一信號幀中的信令信息相應(yīng)的調(diào)制方式對所述信令信息進行解調(diào)，獲取轉(zhuǎn)發(fā)指示和定位指示。
[0102]根據(jù)信令信息中的指示，可以獲得每一個LED的位置信息，對于每一個LED發(fā)射源，將位置信息作為新的信令信息，并和數(shù)據(jù)時隙，上行時隙一同采用如圖2所示的驅(qū)動電路，將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，插入信令信息由此組成第二信號幀。用于驅(qū)動多個不同的LED發(fā)光并調(diào)節(jié)發(fā)光強度，本申請不對此驅(qū)動電路進行詳細說明。
[0103]獲取可見光域中的光信號，根據(jù)所述光信號的信令信息解調(diào)，所述電信號業(yè)務(wù)對應(yīng)的子信道，并獲取所述子信道中的數(shù)字信號由PIN光電檢測器接收光信號，并檢測光信號強度，轉(zhuǎn)換為電信號。電信號在模擬前端完成自動增益控制、模數(shù)轉(zhuǎn)換、濾波、下變頻得到基帶信號后由于有多個LED發(fā)射源，它們所發(fā)射的除定位信息的數(shù)據(jù)部分相同，因此接收端接收到的是經(jīng)過多徑信道影響的信號，因此需要進行相應(yīng)的均衡工作，再經(jīng)同步和解調(diào)解碼得到傳輸數(shù)字信號和當前LED的位置信息。并可以根據(jù)信令信息的指示來解調(diào)自己需要的那路節(jié)目。從而完成了數(shù)據(jù)接收和位置的確定。
[0104]實施例四
[0105]圖4示出了一種電力線和可見光融合的通信系統(tǒng)，如圖4所示，該系統(tǒng)包括:信號發(fā)射模塊31、信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊32和信號接收模塊33 ；
[0106]信號發(fā)射模塊31，用于將預定的傳輸業(yè)務(wù)按照預設(shè)的傳輸模式進行調(diào)制，并將調(diào)制后待發(fā)射信號組成第一信號幀耦合到電力線路中進行傳輸；
[0107]信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊32，用于提取所述第一信號幀，并根據(jù)所述第一信號幀中的信令信息，獲取電信號業(yè)務(wù)，將所述電信號業(yè)務(wù)組成第二信號幀，并由LED驅(qū)動單元將所述第二信號幀中的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，調(diào)節(jié)每個LED的發(fā)光強度，將所述第二信號幀調(diào)制到可見光域進行傳輸；
[0108]信號接收模塊33，用于獲取可見光域中的光信號的信令信息，根據(jù)所述信令信息解調(diào)所述電信號業(yè)務(wù)對應(yīng)的子信道，并獲取所述子信道中的數(shù)字信號。
[0109]本實施例所述的一種電力線和可見光融合的通信系統(tǒng)，可以用于執(zhí)行圖1所示方法實施例的技術(shù)方案，其實現(xiàn)原理和技術(shù)效果類似，此處不再贅述。
[0110]本發(fā)明的說明書中，說明了大量具體細節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實施例可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實踐。在一些實例中，并未詳細示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對本說明書的理解。
[0111]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當中。
【權(quán)利要求】
1.一種電力線和可見光融合的通信方法，其特征在于，包括: 將預定的傳輸業(yè)務(wù)按照預設(shè)的傳輸模式進行調(diào)制，并將調(diào)制后待發(fā)射信號組成第一信號幀耦合到電力線路中進行傳輸； 提取所述第一信號幀，并根據(jù)所述第一信號幀中的信令信息，獲取電信號業(yè)務(wù)，將所述電信號業(yè)務(wù)組成第二信號幀，并由LED驅(qū)動單元將所述第二信號幀中的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，調(diào)節(jié)每個LED的發(fā)光強度，將所述第二信號幀調(diào)制到可見光域進行傳輸； 獲取可見光域中的光信號，根據(jù)所述光信號的信令信息解調(diào)所述電信號業(yè)務(wù)對應(yīng)的子信道，并獲取所述子信道中的數(shù)字信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預設(shè)的傳輸模式包括:通信系統(tǒng)的工作頻段、最大信道帶寬、擾碼方式、編碼方式、星座映射方式、交織方式、調(diào)制方式和組幀方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將調(diào)制后待發(fā)射信號組成第一信號幀耦合到電力線路中進行傳輸，包括: 將所述待發(fā)射信號根據(jù)時間維劃分成多個不同的子信道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一信號幀為時分復用的形式，所述第一信號幀根據(jù)時間分為多個時隙，所述多個不同的子信道為時間不同的第一信號幀，所述時隙包括上行時隙和下行時隙； 所述待發(fā)射信號采用OFDM調(diào)制，所述組成第一信號幀的方式包括ZP-OFDM、CP-0FDM、TDS-OFDM。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取所述第一信號幀，并根據(jù)所述第一信號幀中的信令信息，獲取電信號業(yè)務(wù)，包括: 當所述第一信號幀中無信令信息或所述第一信號幀中有信令信息且所述信令信息中不包含電信號轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的指示時，則全部直接轉(zhuǎn)發(fā)所述電信號業(yè)務(wù)； 否則，按照所述信令信息中的所述電信號轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)指示進行全部直接轉(zhuǎn)發(fā)或選擇性轉(zhuǎn)發(fā)所述電信號業(yè)務(wù)； 當所述電信號轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)指示為選擇性轉(zhuǎn)發(fā)時，則根據(jù)所述電信號轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)指示對非轉(zhuǎn)發(fā)的所述電信號業(yè)務(wù)進行濾除。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述提取所述第一信號幀，并根據(jù)所述第一信號幀中的信令信息，獲取電信號業(yè)務(wù)，還包括: 當所述信令信息中不包含所述電信號轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的指示時，則將同一電力線連接的所有電信號進行全部直接轉(zhuǎn)發(fā)，所有LED同時同頻發(fā)射同樣的可見光信號，組成基于LED的單頻網(wǎng)通信模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述信令信息解調(diào)所述電信號業(yè)務(wù)對應(yīng)的子信道，并獲取所述子信道中的數(shù)字信號，包括: 對接收到的所述各個LED光信號的疊加進行均衡處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在時分復用幀中插入每個LED的定位信息，用于實現(xiàn)可見光的定位。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 在獲取所述子信道中的數(shù)字信號之后，信號接收端還可以通過上行時隙向信號發(fā)送端發(fā)送反饋信息； 所述信號接收端通過Wif1、3G/4G信號、可見光上行的形式向所述信號發(fā)送端發(fā)送反饋信息。
10.一種電力線和可見光融合的通信系統(tǒng)，其特征在于，包括: 信號發(fā)射模塊，用于將預定的傳輸業(yè)務(wù)按照預設(shè)的傳輸模式進行調(diào)制，并將調(diào)制后待發(fā)射信號組成第一信號幀耦合到電力線路中進行傳輸； 信號轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用于提取所述第一信號幀，并根據(jù)所述第一信號幀中的信令信息，獲取電信號業(yè)務(wù)，將所述電信號業(yè)務(wù)組成第二信號幀，并由LED驅(qū)動單元將所述第二信號幀中的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，調(diào)節(jié)每個LED的發(fā)光強度，將所述第二信號幀調(diào)制到可見光域進行傳輸； 信號接收模塊，用于獲取可見光域中的光信號，根據(jù)所述光信號的信令信息解調(diào)所述電信號業(yè)務(wù)對應(yīng)的子信道，并獲取所述子信道中的數(shù)字信號。
【文檔編號】H04B10/116GK104270174SQ201410555565
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】楊昉, 馬旭, 宋健, 陽輝 申請人:清華大學