可见光通信及接入技术研究-电信技术.PDFVIP

doi:10.3969/j.issn.1000-1247.2016.05.017 可见光通信及接入技术研究 曾　宇　李文杰　张光辉　李　伟 中国电信股份有限公司北京研究院 首先探讨了基于可见光通信及接入技术实现的高速、高可靠性、低成本的物联网接入技术。同时，对于电信运 摘要 营商相关的应用业务场景进行深入探讨，包括异构组网、基站前传、移动终端通信等领域。 关键词 可见光 接入技术 接入系统 数据帧 移动通信 可见光接入系统 所含的信息量有限。如果将数据信息与屏幕像素点进行映射， 1.1 技术原理 能获得更大的单次传输信息量，如将每一屏像素点定义为一个 可见光通信技术作为移动系统的补充接入手段，频谱资 信息帧（Frame），同时加快屏幕的切换速率，或者减小单帧 源非常丰富，可缓解用户应用无线频谱的紧张，适合在电磁 的发送时间，即可实现在单位时间内传输更多的数据。 受限或对电磁信号敏感的条件下自由使用。 基于以上思路，建立了基于移动终端的端对端数据传输 一个基于白光LED的可见光通信系统由发射端、传输 模型，并完成了系统原型软件实现相应功能。 信道和接收端三部分组成。首先，对二进制原始信息流进行 1.3.1 系统构成 预处理和编码调制，将处理之后的信号驱动LED光源，调制 数据传输系统由以下几部分构成。 LED光源的强度，电信号由此将转换成光信号。预处理，也 发射端：移动终端，以屏幕为发射“天线”。 称为预均衡，可以有效补偿器件、信道给信号带来的失真。 接收端：移动终端，以摄像头为接收“天线”。 采用预均衡技术能够增加LED光源的响应带宽，提高传输信 信息传输载体：数据图片帧。 息速率。而在接收端的后均衡，可以补偿其他信道损耗，如 信道：可见光信道。 相位噪声等。编码调制是为了在有限的带宽上实现更高的传 信息处理：基于终端系统。 输速率。由于受到可见光通信系统带宽的限制，为提高LED 主体部分实现的功能有以下几类。 可见光通信系统的传输速率，可以在发射端采用高阶调制编 发射端：将数据文件转换成比特流，再将比特流转换成 码技术，提高传输信道的频谱效率，从而实现高速传输。 屏幕像素编码，生成数据帧。 目前IEEE802.15.7标准采用的调制格式为PPM、OOK以及 接收端：接收数据帧，同时将数据帧解码成比特流，比 CSM，新的高阶调制方式，如OFDM调制也正在标准更新版 特流再转换成原始的数据文件。 本中。可见光通信系统传输模型如图1所示。 1.3.2 各部分功能 (1)发射端 1.2 基于移动终端的可见光接入系统 映射的规则，就是建立比特与屏幕数据帧的对应关系，屏 移动终端可见光通信系统由三部分组成：显示屏（发射 幕是像素点的集合。假设单个像素点对应1bit。比特流对像素 端）、摄像头（接收端）、传输软件。文件传输流程包括文 点进行调制，通过不同的比特控制像素点显示不同的像素，如 件编码、屏幕编码、接收屏幕编码、转换回文件编码等7个 比特为0时，像素点显示黑色；比特为1时，像素点显示白色。 步骤。移动终端可见光通信系统传输流程如图2所示。 当黑白相间的像素点排满一帧后，将这一帧数据发送出去。 调制完成后即进行发送，也就是显示每一帧对应的 1.3 接入系统设计