技术摘要：
一种差分光空移键控调制系统及调制方法，包括发射端的差分空移键控调制模块、LED驱动电路、LED和接收端的光电检测电路、信号处理电路和信号解调模块。串行数据流首先经过差分空移键控调制模块后生成对应的映射矩阵。通过将当前时刻的映射矩阵与前一时刻的传输矩阵做克 全部
背景技术：
伴随着物联网、大数据、人工智能技术的到来，无线通信承载的数据量呈爆发式增 长。 然而已有的频谱资源和技术难以满足这种爆发式增长的数据需求，这就迫切要求我们 寻找拥 有更大容量、更高速率以及更低时延的技术来解决该问题。近年来，可见光通信 (Visible Light Communication,VLC)逐渐走入了研究人员的视野，它为传输海量数据提 供了一种有效方法。 VLC是一种以LED半导体照明为光源、以可见光为载体、不借助光纤等 有线介质进行音频、 视频等数据传输的新型通信方式，具有信息容量大、传输速率高、保密 性好及灵活部署等特 点。但是，可见光信号在复杂的信道中传输时，会受到衰减、发射与接 收角差、以及LED 非线性等因素的影响，造成可见光通信系统有效性和可靠性的降低，使得 实际系统的传输速 率相对较低，难以满足更高速率的要求。因此，针对可见光通信中存在 的问题，研究者不断 的探索并寻找解决该问题的有效方法。 近些年来，随着光空间调制(OSM)技术的应运而生，为解决上述问题提供了新思 路。 空间调制技术是在传统二维调制的基础中，扩展空间维，即将一部分数据信息通过LED 索 引号来传递，从而将调制维度扩展为三维及其以上的多维。OSM通过LED的索引号额外传 递信息，在改善通信质量的同时有效的提升了通信系统的速率。 但是到目前为止，所有光空间调制系统的研究都是假设在收发两端可以获得精确 的信道 状态信息(CSI)，而且信道是一个非时变的慢衰落信道，即信道变化相较于符号传 输速率 缓慢的假设。但实际的通信系统由于信道的时变性和复杂性，使得信道估计尤其困 难。即使 可以获得精确的信道状态信息，原始的比特信息在快衰落信道下也未必能完全恢 复。在传统 的MIMO系统中，差分方案是解决信道估计问题的一种有效方案，差分处理可有 效避免信 道估计的需要，因此，将差分技术引入到OSM系统具有现实而重要意义。
技术实现要素：
本发明的目的是提出一种差分光空移键控调制系统及调制方法。 本发明是一种差分光空移键控调制系统及调制方法，本发明的差分光空移键控调 制系统， 包括基于FPGA设计的差分空移键控调制模块(1-1)、LED驱动电路(1-2)、LED(1-3) 和 接收端的光电检测电路(2-1)、信号处理电路(2-2)和基于FPGA设计的信号解调模块 (2-3)；在发送端，串行数据流进入信号调制模块(1-1)后被调制成传输矩阵信号，该信号 经驱动放大电路(1-2)放大后，直接由LED(1-3)发出；在接收端，光电转换电路(2-1) 捕获 大气信道中的光信号并将其转换为电信号。该信号再经信号处理电路(2-2)之后，以并 行 方式进入信号解调模块(2-3)；解调模块(2-3)完成信号的解调及解映射后即可恢复出原始 数据流。 4 CN 111600653 A 说 明 书 2/8 页 本发明的差分光空移键控调制系统的调制方法，其步骤为： (1)终端发出的信号以串行数据流的形式进入发射端FPGA信号调制模块进行调 制，调制 完成后输出三路调制信号； (2)三路调制信号经过LED驱动电路进行功率放大，并直接驱动LED发光； (3)经过大气信道传输的光信号由探测器接收并转换成电信号，同时完成信号的 放大和 滤波。 (4)采用信号处理电路识别输入信号的LED序号，并生成三路并行信号送入接收端 FPGA 解调模块。 (5)三路并行信号经接收端FPGA解调模块的解调以及解映射后，以串行数据流的 形式输 出给接收终端。 本发明将差分技术、OSM和VLC技术相结合，提出了一种差分光空移键控调制系统， 并采用FPGA技术进行了实现。系统主要包括发射端的差分空移键控调制模块、LED驱动电 路、LED和接收端的光电检测电路、信号处理电路和信号解调模块。串行数据流首先经过差 分空移键控调制模块后生成对应的映射矩阵。该映射矩阵是一个正交空时弥散矩阵，即矩 阵 中每一行每一列中均只有一个非零元素。通过将当前时刻的映射矩阵与前一时刻的传 输矩阵 做克罗内克乘积来实现差分运算，并得到当前时刻的传输矩阵。当前符号周期的传 输矩阵信 号经驱动放大电路放大后，由LED完成发送。在接收端，利用光电转换电路和信号 处理电路 将大气信道中的光信号转换为可以处理的并行电信号，并送入FPGA内部的信号 解调模块。 解调模块利用根据当前符号周期的传输矩阵和前一符号周期的映射矩阵实现 差分信号的解 调，最终恢复出原始数据流。该系统有效克服了传统OMIMO系统中同步困难 以及收发复杂 度较高的问题，实现了系统传输速率、能量效率与计算复杂度之间的有效折 中。 附图说明 图1为本发明系统结构示意图，图2为本发明调制模块结构图，图3为本发明解调模 块 结构图，图4为本发明调制模块流程图，图5为本发明解调模块流程图，图6为映射矩阵具 体索引方式。
