一種基于Turbo碼的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于可見(jiàn)光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于Turbo碼的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]可見(jiàn)光通信技術(shù)是指利用可見(jiàn)光波段的光作為信息載體，不使用光纖等有線信道的傳輸介質(zhì)，而在空氣中傳輸光信號(hào)的通信方式。LED燈作為室內(nèi)照明設(shè)備，具有使用壽命長(zhǎng)、調(diào)制性能好、相應(yīng)靈敏度高、發(fā)射功率大等優(yōu)點(diǎn)。作為可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的光源，LED燈的迅速普及大大推動(dòng)了可見(jiàn)光通信技術(shù)的發(fā)展。
[0003]由于越來(lái)越多移動(dòng)數(shù)字終端的使用，尤其是用戶對(duì)視頻服務(wù)需求的不斷增長(zhǎng)，使得無(wú)線頻譜資源日趨緊張，而可見(jiàn)光通信的引入是對(duì)通信頻譜的一次巨大擴(kuò)展。可見(jiàn)光具有380nm-780nm的巨大帶寬(相當(dāng)于405THz)，可以緩解無(wú)線頻譜資源即將耗盡的燃眉之急。同時(shí)，可見(jiàn)光通信技術(shù)利用LED燈可以高速調(diào)制的特性，在實(shí)現(xiàn)照明和上網(wǎng)通信的同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器以及安全防范設(shè)備等終端的智能控制。此外，由于可見(jiàn)光通信無(wú)電磁污染，因此可以作為現(xiàn)有無(wú)線通信的有效補(bǔ)充，具有廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。可以應(yīng)用于機(jī)關(guān)、醫(yī)院、工業(yè)控制等射頻敏感領(lǐng)域；也可以用于智能家居、智能交通等領(lǐng)域。
[0004]然而，可見(jiàn)光信號(hào)極易受到障礙物的遮擋，導(dǎo)致可見(jiàn)光通信系統(tǒng)在進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，系統(tǒng)的信號(hào)強(qiáng)度會(huì)因?yàn)檎系K物的遮擋程度不同而經(jīng)常變化，在很大程度上限制了可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的可靠性和傳輸速率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于避免【背景技術(shù)】中的不足之處而提供一種基于Turbo碼的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)與方法。本發(fā)明通過(guò)在系統(tǒng)中加入Turbo編碼，并在接收端根據(jù)信號(hào)光強(qiáng)的變化，實(shí)時(shí)調(diào)整譯碼迭代次數(shù)，提升了系統(tǒng)的可靠性，在降低系統(tǒng)接收門限的同時(shí)節(jié)約了系統(tǒng)的資源開銷。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種基于Turbo碼的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)，包括信號(hào)發(fā)射端和信號(hào)接收端，
[0007]所述信號(hào)發(fā)射端用于將信源數(shù)據(jù)進(jìn)行Turbo碼編碼和OFDM調(diào)制，并驅(qū)動(dòng)LED光源產(chǎn)生可見(jiàn)光信號(hào)；
[0008]所述信號(hào)接收端用于對(duì)接收的可見(jiàn)光信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換和解調(diào)，并根據(jù)接收的可見(jiàn)光信號(hào)的強(qiáng)度控制解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行Turbo碼譯碼迭代的次數(shù)，最終輸出信源數(shù)據(jù)。
[0009]其中，所述信號(hào)發(fā)射端包括:
[0010]控制模塊，用于發(fā)送使能信號(hào)和復(fù)位信號(hào)到信號(hào)產(chǎn)生模塊；
[0011]信號(hào)產(chǎn)生模塊，用于在使能信號(hào)的控制下產(chǎn)生信源數(shù)據(jù)，并將信源數(shù)據(jù)輸出至Turbo碼編碼模塊；所述的信源數(shù)據(jù)是序列周期為2n-l的偽隨機(jī)序列，其中，η為信號(hào)產(chǎn)生模塊的線性移位寄存器的級(jí)數(shù)；
[0012]Turbo碼編碼模塊，用于將信源數(shù)據(jù)進(jìn)行Turbo碼編碼后，將編碼數(shù)據(jù)輸出至OFDM調(diào)制t吳塊；
[0013]OFDM調(diào)制模塊，用于將編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行OFDM調(diào)制后，將調(diào)制數(shù)據(jù)輸出至驅(qū)動(dòng)電路；
[0014]驅(qū)動(dòng)電路，用于將調(diào)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)LED光源的電流信號(hào)；
[0015]LED光源，用于將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光信號(hào)。
[0016]其中，所述信號(hào)接收端包括:
[0017]光電探測(cè)器，用于接收可見(jiàn)光信號(hào)，將可見(jiàn)光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后分為兩路，并分別輸出至譯碼迭代控制模塊和A/D模塊；
[0018]A/D模塊，用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后輸出至OFDM解調(diào)模塊；
[0019]OFDM解調(diào)模塊，用于將數(shù)字信號(hào)解調(diào)得到Turbo編碼信號(hào)后，輸出至Turbo碼譯碼豐吳塊；
[0020]譯碼迭代控制模塊，用于根據(jù)電信號(hào)的大小估計(jì)可見(jiàn)光信號(hào)的強(qiáng)度，并根據(jù)可見(jiàn)光信號(hào)的強(qiáng)度生成譯碼迭代控制信號(hào)后，將譯碼迭代控制信號(hào)輸出至Turbo碼譯碼模塊；所述的譯碼迭代控制信號(hào)用于控制Turbo碼的譯碼迭代次數(shù)；
[0021]Turbo碼譯碼模塊，用于在譯碼迭代控制信號(hào)的控制下將Turbo編碼信號(hào)進(jìn)行譯碼得到信源數(shù)據(jù)。
[0022]其中，所述的譯碼迭代控制模塊包括控制模塊、比較器和ROM模塊，
[0023]ROM模塊，用于存儲(chǔ)可見(jiàn)光信號(hào)的強(qiáng)度與迭代次數(shù)的映射對(duì)照表；
[0024]比較器，根據(jù)接收的電信號(hào)的大小對(duì)可見(jiàn)光信號(hào)的強(qiáng)度進(jìn)行估計(jì)，得出估計(jì)結(jié)果，將估計(jì)結(jié)果輸出至控制模塊；
[0025]控制模塊，用于根據(jù)比較器的估計(jì)結(jié)果，并通過(guò)查映射對(duì)照表生成譯碼迭代控制信號(hào)，將譯碼迭代控制信號(hào)輸出至Turbo碼譯碼模塊。
[0026]—種基于Turbo碼的可見(jiàn)光通信方法，包括以下步驟:
[0027]發(fā)射端:
[0028](I)信號(hào)產(chǎn)生模塊在使能信號(hào)的控制下產(chǎn)生序列周期為2n_l的偽隨機(jī)序列；其中，η為線性移位寄存器的級(jí)數(shù)；
[0029](2)將產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列進(jìn)行Turbo碼編碼，將編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行OFDM調(diào)制得到OFDM調(diào)制信號(hào)；
[0030](3)用OFDM調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)LED光源產(chǎn)生可見(jiàn)光信號(hào)；
[0031]接收端:
[0032](4)將可見(jiàn)光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)，將電信號(hào)分為兩路，一路信號(hào)用于估計(jì)可見(jiàn)光信號(hào)的強(qiáng)度，并根據(jù)可見(jiàn)光信號(hào)的強(qiáng)度生成譯碼迭代控制信號(hào)；另一路信號(hào)經(jīng)模數(shù)變換和OFDM解調(diào)后得到OFDM解調(diào)信號(hào)；
[0033](5)在譯碼迭代控制信號(hào)的控制下將OFDM解調(diào)信號(hào)進(jìn)行Turbo譯碼，得到信源數(shù)據(jù)。
[0034]本發(fā)明相比【背景技術(shù)】的有益效果在于:
[0035](I)本發(fā)明使用Turbo碼編碼，利用Turbo碼的編碼增益，提升系統(tǒng)的抗干擾性會(huì)K ;
[0036](2)本發(fā)明在接收端的Turbo碼的譯碼迭代次數(shù)由信號(hào)強(qiáng)度決定，在提高系統(tǒng)抗干擾性能的同時(shí)，能夠有效節(jié)約系統(tǒng)的資源開銷，避免系統(tǒng)資源的浪費(fèi)；
[0037](3)本發(fā)明采用了 OFDM調(diào)制方式，在LED光源有限的調(diào)制帶寬下提升了可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的傳輸速率。
【附圖說(shuō)明】
[0038]圖1是本發(fā)明的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)射端的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖2是本發(fā)明的Turbo碼編碼模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖3是本發(fā)明的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的信號(hào)接收端的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖4是本發(fā)明的譯碼迭代控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。以下實(shí)例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0043]本發(fā)明提供了一種基于Turbo碼的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)，包括信號(hào)發(fā)射端和信號(hào)接收端。
[0044]圖1所示為信號(hào)發(fā)射端，包括控制模塊，用于發(fā)送使能和復(fù)位信號(hào)，控制發(fā)射端工作和復(fù)位狀態(tài)；信號(hào)產(chǎn)生模塊，利用FPGA產(chǎn)生偽隨機(jī)序列，作為信源數(shù)據(jù)，該序列的周期為2η_1，η為線性移位寄存器的級(jí)數(shù)；Turb0碼編碼模塊，對(duì)信源數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼；0FDM調(diào)制模塊對(duì)編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行OFDM調(diào)制；最后利用驅(qū)動(dòng)電路將通信信號(hào)加載的LED光源上，得到可見(jiàn)光信號(hào)。
[0045]圖2所示為Turbo碼編碼模塊結(jié)構(gòu)圖，系統(tǒng)采用并行級(jí)聯(lián)的Turbo碼對(duì)信源數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，采用兩個(gè)相同的子編碼器對(duì)信源數(shù)據(jù)與交織后的信源數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，由于交織器的存在，使得輸入子編碼器2的信源數(shù)據(jù)的順序被打亂，能夠有效降低兩個(gè)子編碼器輸出的序列之間的相關(guān)性。
[0046]圖3所示為信