【摘要】：LED交通燈的可見(jiàn)光通信將成為室外智能交通系統(tǒng)的發(fā)展方向。為了研究和克服信道中強(qiáng)背景光噪聲對(duì)LED交通燈的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的干擾,對(duì)其通信信道建立強(qiáng)背景光噪聲模型,分別構(gòu)建了脈沖位置調(diào)制(PPM)、擴(kuò)頻(Gold碼)、Gold碼+PPM三種不同調(diào)制下的通信系統(tǒng)。首先分析了強(qiáng)背景光的相關(guān)參數(shù),然后對(duì)PPM、Gold碼、Gold碼+PPM三種不同調(diào)制下系統(tǒng)誤碼率性能進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,接收機(jī)的視場(chǎng)角越小,接收機(jī)的直徑越小,則通信系統(tǒng)受到背景光噪聲的干擾就越小;在相同檢測(cè)面信號(hào)功率下,太陽(yáng)直射背景光噪聲比擴(kuò)展背景光更加影響系統(tǒng)通信性能;在同一背景光下,誤碼率最低的是PPM調(diào)制,其次是Gold碼,Gold碼+PPM的系統(tǒng)誤碼率最高。以擴(kuò)展背景光的誤碼率達(dá)到10~(-4)作為參考,PPM通信系統(tǒng)分別比Gold碼、Gold碼+PPM通信系統(tǒng)低0.125和0.5 W的檢測(cè)面信號(hào)功率。
【圖文】：

力?fv(2)2)點(diǎn)光源功率為:Ρ=w()λ×A×Δλ(3)式中:W(λ)為日光的輻射譜函數(shù)，Δλ為濾波器的帶寬(Δλ=150MHz)，A為接收機(jī)的光學(xué)孔徑面積(A=π(D/2)2=1/4πD2)，接收機(jī)立體角為Ωfv(θ為接收機(jī)的視場(chǎng)角，則Ωfv=2π［1－cos(θ/2)］≈πθ2/4)。太陽(yáng)光通過(guò)大氣時(shí)，由于CO2、H2O、O3等氣體的吸收和散射作用，于是大氣透過(guò)率設(shè)為T(T=0．5)，因此式(2)、(3)可以寫成:擴(kuò)展光源功率為:Ρ=w()λ×A×Δλ×Ωfv×T(4)點(diǎn)光源功率為:Ρ=w()λ×A×Δλ×T(5)圖1所示為可見(jiàn)光波段接收機(jī)接收的背景光功率示意圖，背景光功率達(dá)到零點(diǎn)幾瓦，在483、484nm時(shí)背景光達(dá)到最大值，太陽(yáng)光直射的背景光功率接近擴(kuò)展光源的背景光功率的2倍，可見(jiàn)直射太陽(yáng)光遠(yuǎn)大于擴(kuò)展光源的背景光。圖1可見(jiàn)光波段接收機(jī)接收的背景光功率Fig．1Thereceivedbackgroundlightpowerofthevisiblelightwavereceiver3Gold碼與PPM調(diào)制技術(shù)3．1Gold碼本文采用Gold碼與信號(hào)序列模二加的直接序列擴(kuò)頻法達(dá)到遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基帶信號(hào)帶寬效果。

·678·電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)第31卷Gold碼發(fā)生器結(jié)構(gòu)如圖2所示，是由兩個(gè)10級(jí)的線性反饋移位寄存器分別對(duì)應(yīng)G1，G2兩個(gè)m序列［15］，這兩個(gè)寄存器分別采用二輸入異或，六輸入異或通過(guò)反饋方式連接保證輸出不同的狀態(tài)，其碼長(zhǎng)都為1023，于是得到1023個(gè)不同的Gold碼。在相同時(shí)鐘、初相條件下，G1(t)通過(guò)G1發(fā)生器中a10輸出，G2(t)中S1和S2通過(guò)相位選擇器進(jìn)行模2加運(yùn)算，再與G1(t)再次進(jìn)行模2加生成G碼，即得到Gold碼。圖2Gold碼發(fā)生器Fig．2Goldcodegenerator在實(shí)際信息處理，傳遞過(guò)程需要一定時(shí)間產(chǎn)生信息延遲，通過(guò)對(duì)Gold碼發(fā)生器的相位延遲和抽頭選取解決此問(wèn)題。接收到的數(shù)據(jù)與不同的Gold碼序列結(jié)合，通過(guò)Gold碼的相關(guān)特性查找峰值解出原始數(shù)據(jù)，從而完成擴(kuò)頻與解擴(kuò)頻的過(guò)程。3．2PPM調(diào)制與解調(diào)通過(guò)控制脈沖位置對(duì)信息進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)稱為PPM調(diào)制，調(diào)制簡(jiǎn)單且安全，易于實(shí)現(xiàn)調(diào)制功能，普遍應(yīng)用于光通信等比較先進(jìn)的通信領(lǐng)域。發(fā)射端將長(zhǎng)度n個(gè)二進(jìn)制連續(xù)數(shù)字信號(hào)映射為L(zhǎng)個(gè)時(shí)隙，L個(gè)時(shí)隙中某一個(gè)時(shí)隙的位置放置一個(gè)脈沖，即L=2n。表達(dá)式為:β=u1+2u2+…+2n－1un(6)β表示脈沖所在時(shí)隙位置，U=(u1，u2，，…，un)表示n個(gè)二進(jìn)制數(shù)。由公式看出U與β是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。舉例說(shuō)明:如2-PPM，當(dāng)U=(0，0)時(shí)，β=0;當(dāng)U=(1，0)時(shí)，β=1;當(dāng)U=(0，1)時(shí)，β=2;當(dāng)U=(1，1)時(shí)，β=3。一幀包括幀頭和信息幀，幀頭用于PPM解調(diào)時(shí)查找確定一幀信息的脈沖位置。本文幀頭采用32個(gè)時(shí)隙，32時(shí)隙含連續(xù)4個(gè)脈沖用于找第33到288時(shí)隙之間攜帶信息的脈沖，確定脈沖的位置。只有找到幀頭，方能確定脈沖位置。系統(tǒng)用8位(n=8)的PPM調(diào)制，一幀包括32個(gè)時(shí)隙的幀頭和256個(gè)時(shí)隙的信息鄭?

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