一種基于Turbo碼的可見光通信系統(tǒng)與方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于可見光通信技術領域，尤其涉及一種基于Turbo碼的可見光通信系統(tǒng)與方法。
【背景技術】
[0002]可見光通信技術是指利用可見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，而在空氣中傳輸光信號的通信方式。LED燈作為室內照明設備，具有使用壽命長、調制性能好、相應靈敏度高、發(fā)射功率大等優(yōu)點。作為可見光通信系統(tǒng)的光源，LED燈的迅速普及大大推動了可見光通信技術的發(fā)展。
[0003]由于越來越多移動數(shù)字終端的使用，尤其是用戶對視頻服務需求的不斷增長，使得無線頻譜資源日趨緊張，而可見光通信的引入是對通信頻譜的一次巨大擴展?？梢姽饩哂?80nm-780nm的巨大帶寬(相當于405THz)，可以緩解無線頻譜資源即將耗盡的燃眉之急。同時，可見光通信技術利用LED燈可以高速調制的特性，在實現(xiàn)照明和上網(wǎng)通信的同時，還可以實現(xiàn)對家用電器以及安全防范設備等終端的智能控制。此外，由于可見光通信無電磁污染，因此可以作為現(xiàn)有無線通信的有效補充，具有廣闊的應用場景?？梢詰糜跈C關、醫(yī)院、工業(yè)控制等射頻敏感領域；也可以用于智能家居、智能交通等領域。
[0004]然而，可見光信號極易受到障礙物的遮擋，導致可見光通信系統(tǒng)在進行應用時，系統(tǒng)的信號強度會因為障礙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光通信系統(tǒng)的可靠性和傳輸速率。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于避免【背景技術】中的不足之處而提供一種基于Turbo碼的可見光通信系統(tǒng)與方法。本發(fā)明通過在系統(tǒng)中加入Turbo編碼，并在接收端根據(jù)信號光強的變化，實時調整譯碼迭代次數(shù)，提升了系統(tǒng)的可靠性，在降低系統(tǒng)接收門限的同時節(jié)約了系統(tǒng)的資源開銷。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn):一種基于Turbo碼的可見光通信系統(tǒng)，包括信號發(fā)射端和信號接收端，
[0007]所述信號發(fā)射端用于將信源數(shù)據(jù)進行Turbo碼編碼和OFDM調制，并驅動LED光源產(chǎn)生可見光信號；
[0008]所述信號接收端用于對接收的可見光信號進行模數(shù)變換和解調，并根據(jù)接收的可見光信號的強度控制解調后的信號進行Turbo碼譯碼迭代的次數(shù)，最終輸出信源數(shù)據(jù)。
[0009]其中，所述信號發(fā)射端包括:
[0010]控制模塊，用于發(fā)送使能信號和復位信號到信號產(chǎn)生模塊；
[0011]信號產(chǎn)生模塊，用于在使能信號的控制下產(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的偽隨機序列，其中，η為信號產(chǎn)生模塊的線性移位寄存器的級數(shù)；
[0012]Turbo碼編碼模塊，用于將信源數(shù)據(jù)進行Turbo碼編碼后，將編碼數(shù)據(jù)輸出至OFDM調制t吳塊；
[0013]OFDM調制模塊，用于將編碼數(shù)據(jù)進行OFDM調制后，將調制數(shù)據(jù)輸出至驅動電路；
[0014]驅動電路，用于將調制數(shù)據(jù)轉換為驅動LED光源的電流信號；
[0015]LED光源，用于將電流信號轉換為可見光信號。
[0016]其中，所述信號接收端包括:
[0017]光電探測器，用于接收可見光信號，將可見光信號轉換為電信號后分為兩路，并分別輸出至譯碼迭代控制模塊和A/D模塊；
[0018]A/D模塊，用于將電信號轉換為數(shù)字信號后輸出至OFDM解調模塊；
[0019]OFDM解調模塊，用于將數(shù)字信號解調得到Turbo編碼信號后，輸出至Turbo碼譯碼豐吳塊；
[0020]譯碼迭代控制模塊，用于根據(jù)電信號的大小估計可見光信號的強度，并根據(jù)可見光信號的強度生成譯碼迭代控制信號后，將譯碼迭代控制信號輸出至Turbo碼譯碼模塊；所述的譯碼迭代控制信號用于控制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的控制下將Turbo編碼信號進行譯碼得到信源數(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，用于存儲可見光信號的強度與迭代次數(shù)的映射對照表；
[0024]比較器，根據(jù)接收的電信號的大小對可見光信號的強度進行估計，得出估計結果，將估計結果輸出至控制模塊；
[0025]控制模塊，用于根據(jù)比較器的估計結果，并通過查映射對照表生成譯碼迭代控制信號，將譯碼迭代控制信號輸出至Turbo碼譯碼模塊。
[0026]—種基于Turbo碼的可見光通信方法，包括以下步驟:
[0027]發(fā)射端:
[0028](I)信號產(chǎn)生模塊在使能信號的控制下產(chǎn)生序列周期為2n_l的偽隨機序列；其中，η為線性移位寄存器的級數(shù)；
[0029](2)將產(chǎn)生的偽隨機序列進行Turbo碼編碼，將編碼后的數(shù)據(jù)進行OFDM調制得到OFDM調制信號；
[0030](3)用OFDM調制信號驅動LED光源產(chǎn)生可見光信號；
[0031]接收端:
[0032](4)將可見光信號轉為電信號，將電信號分為兩路，一路信號用于估計可見光信號的強度，并根據(jù)可見光信號的強度生成譯碼迭代控制信號；另一路信號經(jīng)模數(shù)變換和OFDM解調后得到OFDM解調信號；
[0033](5)在譯碼迭代控制信號的控制下將OFDM解調信號進行Turbo譯碼，得到信源數(shù)據(jù)。
[0034]本發(fā)明相比【背景技術】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)由信號強度決定，在提高系統(tǒng)抗干擾性能的同時，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；
[0037](3)本發(fā)明采用了 OFDM調制方式，在LED光源有限的調制帶寬下提升了可見光通信系統(tǒng)的傳輸速率。
【附圖說明】
[0038]圖1是本發(fā)明的可見光通信系統(tǒng)的信號發(fā)射端的結構示意圖；
[0039]圖2是本發(fā)明的Turbo碼編碼模塊的結構示意圖；
[0040]圖3是本發(fā)明的可見光通信系統(tǒng)的信號接收端的結構示意圖；
[0041]圖4是本發(fā)明的譯碼迭代控制模塊的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0042]下面將結合附圖，對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整的描述。以下實例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0043]本發(fā)明提供了一種基于Turbo碼的可見光通信系統(tǒng)，包括信號發(fā)射端和信號接收端。
[0044]圖1所示為信號發(fā)射端，包括控制模塊，用于發(fā)送使能和復位信號，控制發(fā)射端工作和復位狀態(tài)；信號產(chǎn)生模塊，利用FPGA產(chǎn)生偽隨機序列，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數(shù)；Turb0碼編碼模塊，對信源數(shù)據(jù)進行編碼；0FDM調制模塊對編碼后的數(shù)據(jù)進行OFDM調制；最后利用驅動電路將通信信號加載的LED光源上，得到可見光信號。
[0045]圖2所示為Turbo碼編碼模塊結構圖，系統(tǒng)采用并行級聯(lián)的Turbo碼對信源數(shù)據(jù)進行編碼，采用兩個相同的子編碼器對信源數(shù)據(jù)與交織后的信源數(shù)據(jù)進行編碼，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，能夠有效降低兩個子編碼器輸出的序列之間的相關性。
[0046]圖3所示為信