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基于LED序列和高速攝像機的可見光通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率提高

研究采用LED陣列和高速攝像機組合以提高可見光通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率。過去的研究提出了采用反相信號驅(qū)動來實現(xiàn)解碼的算法，但這種算法會使數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾式档?，這是因為為跟蹤LED陣列發(fā)射的原始信號和反相信號交替進行。本文提出提升數(shù)據(jù)傳輸速率的方法即重疊編碼，這種編碼方法是將遠程和近程數(shù)據(jù)進行重疊。為實現(xiàn)魯棒跟蹤，有必要對每一幀的LED陣列位置進行跟蹤，因為車輛（相機）振動的同時LED陣列會產(chǎn)生變化。采用反相信號對LED陣列進行跟蹤。對于遠程數(shù)據(jù)，交替發(fā)射原始信號和反相信號。對于近程數(shù)據(jù)，當發(fā)射遠程數(shù)據(jù)的反相信號時發(fā)射近程信號的原始信號。

發(fā)射器由16×16LED和編碼器組成。相鄰LED之間距離為20mm，對每個LED進行單獨控制。接收器由一個高速攝像機、圖像處理單元和解碼器組成。將遠程數(shù)據(jù)和近程數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，然后將遠程數(shù)據(jù)分配到低頻范圍，將近程數(shù)據(jù)分配到高頻范圍。對輸入數(shù)據(jù)進行重疊編碼。發(fā)射的信號通過光信道到達高速攝像機（接收器）。接收器具有CMOS圖像傳感器，其分辨率為128×128。每個像素輸出對應(yīng)于所接收光強度的光電流。在接收到的圖像中，一個LED亮度信號對應(yīng)一個或幾個像素。圖像處理之后，得到每個LED的亮度值，然后用其亮度值進行解碼。

進行20～70m范圍內(nèi)間隔5m的靜態(tài)試驗。試驗結(jié)果表明，與之前的研究相比，此次提出的方法可以提高數(shù)據(jù)的傳輸速率。

Sayaka Nishimoto et al. 2012 IEEE Conference Globecom Workshops, Anaheim, CA, America, Dec 3-7,2012.

編譯：鮑闞