阅读说明：本技术 可变周期调制系统的脉宽调制调光方法 (Pulse width modulation dimming method of variable period modulation system ) 是由 孙哲 何胜阳 吴芝路 赵雅琴 任广辉 于 2019-11-13 设计创作，主要内容包括：可变周期调制系统的脉宽调制调光方法,本发明涉及一种脉宽调制的调光方法，是为了实现根据发送信号时间长度的不同来判别不同的信息，提高了带宽利用率，本发明是一种DCF?MVPM调制的基于脉宽调制的明暗控制方法，本发明根据发送信号时间长度的不同来判别不同的信息，提高了带宽利用率，同时具有抑制光源闪烁和调节明暗的功能。(The invention relates to a pulse width modulation dimming method of a variable period modulation system, in particular to a dimming method of pulse width modulation, which aims to realize the discrimination of different information according to the difference of the time length of a sending signal and improve the bandwidth utilization rate.)

可变周期调制系统的脉宽调制调光方法

技术领域

本发明涉及一种脉宽调制的调光方法。

背景技术

近几年来，由于基于LED的可见光通信成本低、对人体无害、不需要进行频段申请、抗电磁干扰等特点，可见光通信随着LED的普及受到了研究者们的广泛关注。

与传统通信不同，可见光通信需要首先在满足照明的条件下实现通信。目前，如何在保证数据传输速率的过程中进行调光已经成为研究热点之一。传统的调制方式，如OOK、PPM等，用于可见光通信，在数据传输时可能会造成在一段时间内持续为低电平或者高电平的状态。在应用中就会出现光源闪烁的问题。通常采用行程长度限制编码或改进调制方案来解决这个问题，例如，曼彻斯特编码，4B6B编码，8B10B编码和VPPM。而对于可见光通信的调光支持，通常采用连续电流降低(CCR)，脉冲宽度调制(PWM)和空闲模式或补偿时间***(ID/CTI)等方法。但是，由于LED的响应速度受到长时间上升和下降时间的限制，使可见光通信系统中的数据传输速率有限。使用行程长度限制编码用于闪烁缓解、***补偿时间以支持调光控制、用于改变占空比的调光控制范围等方法将降低最大可达数据传输速率。对于带宽有限的系统，这种降低速率的影响非常大。

发明内容

本发明是为了解决可见光通信中固定占空比条件下，不能实现根据发送信号时间长度的不同来判别不同的信息进而导致带宽利用率低的问题，从而提供一种用于可见光通信中固定占空比可变周期调制系统的脉宽调制调光方法。

用于可见光通信中固定占空比可变周期调制系统的脉宽调制调光方法，保持一个符号传输时间不变的情况下，改变脉冲持续时间，以此来控制明暗变化，它的信号发射方法包括以下具体步骤：

步骤一、利用DCF-MVPM调制系统对原始信息进行DCF-MVPM调制，获得DCF-MVPM调制后的信号；

步骤二、对步骤一获得DCF-MVPM调制后的信号进行脉宽调制,获得脉宽调制后信号；

步骤三、对步骤二获得的脉宽调制后信号进行模/数转换，获得数字脉宽调制后信号；

步骤四、将步骤三获得的数字脉宽调制后信号转化为光信号后发射；

它的信号接收方法包括以下具体步骤：

步骤五、发射端接收步骤四的光信号，并对接收到的光信号进行光电转换，获得接收信号的电信号；

步骤六、将步骤五获得的接收信号的电信号进行调理，获得调理后的信号；

步骤七、将步骤六获得的调理后的信号进行数/模转换，获得接收信号的模拟信号；

步骤八、将步骤六获得的接收信号的模拟信号进行DCF-MVPM解调，得到传输的原始信息，完成一次通信过程。

本发明是一种DCF-MVPM调制的基于脉宽调制的明暗控制方法，本发明根据发送信号时间长度的不同来判别不同的信息，提高了带宽利用率，同时具有抑制光源闪烁和调节明暗的功能。

附图说明

图1是可调明暗的DCF-MVPM调制系统流程图。

图2是本发明的调光范围示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1和图2说明本具体实施方式，用于可见光通信中DCF-MVPM调制系统的脉宽调制调光方法是保持一个符号传输时间不变的情况下，改变脉冲持续时间，以此来控制明暗变化。

可调明暗的DCF-MVPM调制系统首先对原始信息进行DCF-MVPM调制，之后改变脉冲的宽度以达到明暗控制的目的，用户可通过选择不同的波形脉冲持续时间调制系数η_DCF-MVPM控制房间明暗程度，然后经过电光转换，将电信号转化为光信号，到达接收器后再经光电转换变为电信号，进行DCF-MVPM解调，得到传输的信息，系统的明暗控制不影响解调过程，脉冲宽度的调制不改变符号宽度，而DCF-MVPM解调是检测不同的符号宽度得到解调信息的解调过程。

其中通过选择不同的波形脉冲持续时间调制系数η_DCF-MVPM控制房间明暗程度的原理具体如下：

波形脉冲持续时间调制系数η_DCF-MVPM取值范围为：

其中，t_H0为DCF-MVPM调制波形中的基本脉冲持续时间，t_L0为DCF-MVPM调制波形中的基本低电平持续时间，t_H0min是DCF-MVPM调制波形中高电平最小持续时间，t_L0min是DCF-MVPM调制波形中低电平最小持续时间。

在式(1)中，涉及t_H0，t_L0，t_H0min以及t_L0min的取值。下面详细分析这几个参数的取值原则。

t_H0min和t_L0min的选择方法：

由于持续时间为t的数字脉冲的带宽可以表示为t-1，所以最小脉冲持续时间将由系统带宽决定。DCF-MVPM调制波形中的脉冲持续时间最小值t_H0min及DCF-MVPM调制波形中的低电平持续时间最小值t_L0min 二者由信号带宽决定，即根据公式：

其中，W为DCF-MVPM调制的带宽。

t_H0，t_L0的选择方法：

室内可见光通信系统通过对LED的高速开关来传递信息，所以LED对控制信号的响应速度是关键参数，其大小将直接影响可见光通信系统所支持的最大数据传输速率，LED响应速度可通过其对方波信号响应时的上升时间t_r和下降时间t_f来表示，其中上升时间是指LED所辐射的光强中从峰值光强的10％到90％的持续时间，下降时间是指LED所辐射的光强中从峰值光强的90％到10％的持续时间，DCF-MVPM调制波形中的基本脉冲持续时间t_H0及DCF-MVPM调制波形中的基本低电平持续时间t_L0二者与LED上升时间t_r和下降时间t_f的关系，所述t_H0及t_L0根据公式：

其中，f_c为LED的截止频率，t_r为LED上升时间，t_f为LED下降时间。

如果t_H0＝t_L0则t_H0和t_L0可表示为：

本发明是为了在调光控制的同时保持可见光通信系统的数据传输速率不变，研究了一种用于可见光通信中固定占空比可变周期调制Duty cycle fixed M-ary variableperiod modulation,DCF-MVPM系统的脉宽调制调光方法，由于光的明暗是通过正向电流的占空比决定，因此可通过改变内部脉宽的大小改变系统明暗程度，用户可选择自己舒适的明暗程度，同时可以随时调节，但是明暗控制具有一定的调节范围。

本发明是一种DCF-MVPM调制的基于脉宽调制的明暗控制方法，本发明根据发送信号时间长度的不同来判别不同的信息，提高了带宽利用率，同时具有抑制光源闪烁和调节明暗的功能。