电子学报 ›› 2021, Vol. 49 ›› Issue (10): 1873-1880.DOI: 10.12263/DZXB.20200886

所属专题: 无线光通信及其组网技术

• 无线光通信及其组网技术 •    下一篇

一种面向光学相机通信系统的数据帧结构

白勃1, 苏博2, 李静磊1, 柯熙政3   

  1. 1.西安电子科技大学通信工程学院, 陕西 西安 710071
    2.西安电子科技大学空间科学与技术学院, 陕西 西安 710071
    3.西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
  • 收稿日期:2020-08-15 修回日期:2020-11-20 出版日期:2021-10-25 发布日期:2021-10-25
  • 作者简介:白 勃(通信作者) 男,1985年7月出生,陕西咸阳人.现为西安电子科技大学通信工程学院副教授、硕士生导师.主要研究方向为无线光通信、无线定位技术.E-mail:bbai@xidian.edu.cn
    苏 博 男,1982年4月出生,陕西西安人.现为西安电子科技大学空间科学与技术学院副教授、硕士生导师.主要研究方向为无线通信技术.E-mail:bsu@xidian.edu.cn
    李静磊 男,1985年9月出生,河南洛阳人.现为西安电子科技大学通信工程学院讲师、硕士生导师.主要研究方向为无线通信技术.E-mail:jlli@xidian.edu.cn
    柯熙政 男,1962年10月出生,陕西临潼人.现为西安理工大学自动化与信息工程学院教授、博士生导师.主要研究方向为无线光通信技术.E-mail:xzke@263.net
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(61801356);陕西省重点研发计划课题(2020ZDLGY05-02);2020年度中央高校基本科研业务费创新创业专项(14)

Data Frame Structure for Optical Camera Communication System

Bo BAI1, Bo SU2, Jing-lei LI1, Xi-zheng KE3   

  1. 1.School of Telecommunications Engineering,Xidian University,Xi’an,Shaanxi 710071,China
    2.School of Aerospace Science and Technology,Xidian University,Xi’an,Shaanxi 710071,China
    3.School of Automation and Information Engineering,Xi’an University of Technology,Xi’an,Shaanxi 710048,China
  • Received:2020-08-15 Revised:2020-11-20 Online:2021-10-25 Published:2021-10-25

摘要:

针对光学相机通信(Optical Camera Communication,OCC)链路收发两端不同步和相机帧间间隔等因素引起OCC链路数据丢失的问题,本文在分析相机接收机卷帘快门工作机制的基础上,研究了光电二极管(Light Emitting Diode,LED)-相机OCC链路的基本工作原理,以及相机像素行数、像素行读取时间、拍摄帧速率、拍摄角度姿态等因素对OCC链路数据传输速率、链路丢帧率等参数的影响,并针对OCC链路的特点,设计了一种新型的适用于OCC链路的数据帧结构.通过对比分析发现,使用该数据帧的OCC链路,可以有效地解决收发端不同步和相机帧间间隔引起的OCC链路数据丢失的问题,优于常用的交错Hamming码和Raptor码帧结构.最后,本文设计搭建了相关的OCC链路测试平台,通过对比数字仿真结果和实际测量结果,验证了理论分析的有效性.

关键词: 光学相机通信, 可见光通信, 数据帧结构, 卷帘快门, 数据传输速率, 丢帧率

Abstract:

Aiming to fix the data loss problem of optical camera communication (OCC) data link resulted from the lack of sync between the camera and the LED signal lamp, as well as the gap time between every two consecutively captured pictures, the fundamental principle of LED-camera based OCC data link, camera parameters like pixel row number, pixel read out time, frame rate and shooting angle are analyzed in detail in this paper. Based on the characteristics of the OCC data link, a new data frame structure is proposed in this paper. When compared to the related data frame structure like interleaved Hamming coding and Raptor coding, the proposed date frame structure has a higher data transmission rate, and has the capability to fix both the inter-frame and intra-frame data loss problems. Numerical and measurement results both prove the validity of the theoretical analysis, finally.

Key words: optical camera communication, visible light communication, data frame structure, rolling shutter, data transmission rate, frame loss rate

中图分类号: