基于LED序列和高速摄像机的可见光通信系统数据传输速率提高



基于LED序列和高速摄像机的可见光通信系统数据传输速率提高

研究采用LED阵列和高速摄像机组合以提高可见光通信系统的数据传输速率。过去的研究提出了采用反相信号驱动来实现解码的算法，但这种算法会使数据传输的速率降低，这是因为为跟踪LED阵列发射的原始信号和反相信号交替进行。本文提出提升数据传输速率的方法即重叠编码，这种编码方法是将远程和近程数据进行重叠。为实现鲁棒跟踪，有必要对每一帧的LED阵列位置进行跟踪，因为车辆（相机）振动的同时LED阵列会产生变化。采用反相信号对LED阵列进行跟踪。对于远程数据，交替发射原始信号和反相信号。对于近程数据，当发射远程数据的反相信号时发射近程信号的原始信号。

发射器由16×16LED和编码器组成。相邻LED之间距离为20mm，对每个LED进行单独控制。接收器由一个高速摄像机、图像处理单元和解码器组成。将远程数据和近程数据作为输入数据，然后将远程数据分配到低频范围，将近程数据分配到高频范围。对输入数据进行重叠编码。发射的信号通过光信道到达高速摄像机（接收器）。接收器具有CMOS图像传感器，其分辨率为128×128。每个像素输出对应于所接收光强度的光电流。在接收到的图像中，一个LED亮度信号对应一个或几个像素。图像处理之后，得到每个LED的亮度值，然后用其亮度值进行解码。

进行20～70m范围内间隔5m的静态试验。试验结果表明，与之前的研究相比，此次提出的方法可以提高数据的传输速率。

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

编译：鲍阚