GB/T 36628.4-2019 信息技术 系统间远程通信和信息交换 可见光通信 第4部分：室内定位传输协议

ICS35.110

L79

中华人民共和国国家标准

/—

GBT36628.42019

信息技术系统间远程通信和信息交换

:

可见光通信第部分室内定位传输协议

4

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

Informationtechnolo—Telecommunicationsandinformationexchane

gyg

——:

betweensstemsVisiblelihtcommunicationPart4Transmissionrotocol

ygp

forindoorositionin

pg

2019-08-30发布2020-03-01实施

国家市场监督管理总局

发布

中国国家标准化管理委员会

/—

GBT36628.42019

目次

前言…………………………Ⅰ

1范围………………………1

2规范性引用文件…………………………1

、………………………

3术语定义和缩略语1

3.1术语和定义…………………………1

3.2缩略语………………2

4综述………………………2

4.1室内定位拓扑结构…………………2

4.2LiPAN协调器分类…………………2

类协调器……………………

5ALiPAN3

5.1概述…………………3

5.2帧结构………………3

5.3编码…………………3

5.4调制…………………5

类协调器………………………

6BLiPAN5

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

6.1概述…………………5

6.2帧结构………………5

6.3编码…………………6

6.4调制…………………7

类协调器………………………

7CLiPAN8

7.1概述…………………8

7.2帧结构………………9

7.3编码…………………9

7.4调制…………………9

类协调器……………………

8DLiPAN10

8.1概述…………………10

8.2帧结构………………10

8.3编码…………………10

8.4调制…………………12

()……………………

附录资料性附录应用场景示例

A23

/—

GBT36628.42019

前言

/《》:

信息技术系统间远程通信和信息交换可见光通信目前发布以下部分

GBT36628

———:;

第部分媒体访问控制和物理层总体要求

1

———:;

第部分低速窄带可见光通信媒体访问控制和物理层规范

2

———:;

第部分高速可见光通信媒体访问控制和物理层规范

3

———:。

第部分室内定位传输协议

4

本部分为/的第部分。

GBT366284

本部分按照/—给出的规则起草。

GBT1.12009

。。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

Ⅰ

/—

GBT36628.42019

信息技术系统间远程通信和信息交换

:

可见光通信第部分室内定位传输协议

4

1范围

/的本部分规定了基于可见光通信()室内定位的拓扑结构和传输

GBT36628380nm~780nm

协议。

、。

本部分适用于基于可见光通信的室内定位设备的设计开发

2规范性引用文件

。,

下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文

。,()。

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于本文件

/—:

信息技术系统间远程通信和信息交换可见光通信第部分媒体访

GBT36628.120181

问控制和物理层总体要求

、

3术语定义和缩略语

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3.1术语和定义

/—界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

GBT36628.12018

3.1.1

信标IDbeaconID

基于可见光通信的室内定位系统为每个LED灯分配的唯一ID。

3.1.2

分块IDblockID

,。

信标被分块后每块包含的完整的片段

IDID

3.1.3

块号blocknumber

用于确定信标分块在完整中位置的编号。

IDID

3.1.4

LiPAN协调器LiPANcoordinator

、,、、

LiPAN中负责协调管理各个LiPAN设备通信的设备负责完成组网控制LiPAN维护管理管

理通信资源。

3.1.5

LiPAN设备LiPANdevice

,

用于接收协调器发送的位置信息或信标并能够根据位置信息或信标解算自身位置

LiPANIDID

的设备。

1

/—

GBT36628.42019

3.2缩略语

下列缩略语适用于本文件。

标识符()

IDIdentifier

发光二极管()

LEDLihtEmittinDiode

gg

可见光个域网()

LiPANVisibleLihtPersonalAreaNetwork

g

阶占空比()

m-DCmm-DutCcle

yy

启闭键控()

OOKOn-OffKein

yg

光电探测器()

PDPhotoelectricDetector

物理层()

PHYPhsicalLaer

yy

脉冲位置调制()

PPMPulsePositionModulation

红绿蓝色彩模式()

RGBRedGreenBlueColorMode

副载波幅度调制()

SAMSubcarrierAmlitudeModulation

p

欠采样的颜色强度调制()

UCIMUndersamledColorIntensitModulation

py

欠采样的脉冲宽度调制()

UPWMUndersamledPulseWidthModulation

p

VLCIPS基于可见光通信的室内定位系统(

VisibleLihtCommunication-basedIndoorPositionin

gg

Sstem)

y

4综述

4.1室内定位拓扑结构国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

基于可见光通信的室内定位系统()包含个或多个工作于广播拓扑的,每个

VLCIPS1LiPAN

包含个协调器以及个或多个设备。拓扑结构如图所示。

LiPAN1LiPAN1LiPANLiPAN1

图1LiPAN拓扑结构

,,

LiPAN协调器以可见光为载波采用广播方式发送LiPAN协调器的空间位置参考信息启动定位

。。

过程空间位置参考信息是信标或位置信息设备可采用和图像传感器接收

IDLiPANPDLiPAN

,。

协调器发送的信标或位置信息完成定位

ID

设备接收信标或位置信息后的具体位置确定方法不在本部分中规定。

LiPANID

4.2LiPAN协调器分类

,。

LiPAN的物理实现方式不同LiPAN协调器的物理层和数据链路层要求则不同本部分主要规

范以下种协调器:

4LiPAN

2

/—

GBT36628.42019

):,

类协调器协调器通过发送信标或位置信息支持设备通

aALiPANLiPANLEDIDLiPAN

过图像传感器接收;

):,

类协调器协调器通过发送信标或位置信息支持设

bBLiPANLiPANRGBLEDIDLiPAN

备通过图像传感器接收;

):,

类协调器协调器通过发送信标或位置信息支持设备通

cCLiPANLiPANLEDIDLiPAN

过PD和图像传感器接收;

):,

类协调器协调器通过或发送信标或位置信息支持

dDLiPANLiPANRGBRGBLEDIDLi-

PAN设备通过图像传感器接收。

类协调器

5ALiPAN

5.1概述

,。

类协调器采用发送可见光定位信号支持设备采用图像传感器接收

ALiPANLEDLiPANLi-

PAN协调器参数要素适合图像传感器接收参数。LiPAN协调器支持使用应用程序设定图像传感器的

,。,器实际位置的

拍摄参数以得到完整的信标设备存储一张表包含信标和协调

IDLiPANIDLiPAN

对应关系。,。

设备得到信标后查找该表得到当前设备所处的位置类协调器应用

LiPANIDALiPAN

场景示例参见附录A。

5.2帧结构

、。。每个协调器应传输不

帧结构中包括帧头数据块和帧尾数据块中包含块号和信标IDLiPAN

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

同的信标ID。

5.3编码

5.3.1概述

,,;

如果信标长度多于位使用长信标分块模式将待传输定位信息分为多帧进行传输如果

ID7ID

,,。

信标长度不超过位使用短单帧模式将待传输定位信息在单帧进行传输

ID7ID

长分块模式

5.3.2ID

5.3.2.1基于曼彻斯特码的编码

,。

编码方式见图基于曼彻斯特码的编码为必选

2

,、,。

信标分成不超过帧传输每帧包含帧头数据块和帧尾并通过灯循环发送每个数据

ID6LED

,。。

块包含位块号和位分块信息共计位位块号用于标识每个分块的位置对位数据

34ID73ID7

“”,“”,成一帧。

块使用曼彻斯特码编码后添加个连续的作为帧头个连续的作为帧尾形

4140

曼彻斯特编码约定有两种:

),;

数据位编码为数据位编码为

a110001

),。

数据位编码为数据位编码为

b101010

3

/—

GBT36628.42019

图长分块模式基于曼彻斯特码的编码

2ID

5.3.2.2基于BCH码的编码

,、、

BCH码的编码方案为可选方案该方案可提高定位信息的抗噪声性能提高接收端的译码性能提

。。

高定位信息正确传输距离基于BCH码的编码方式见图3

,、。

此方案信标分成不超过帧每帧包含帧头数据块和帧尾数据块包含位块号和位分块

ID634

,。(,,)“”,

信息共计位对位数据块使用码编码后添加个连续的作为帧头个连

ID777152BCH414

“”,。

续的作为帧尾形成一帧

0

72

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

码编码生成多项式应为:()。

BCHgx=x+x+1

,。

信标最终被编码成不超过帧信号并通过灯循环发送

ID6LED

图长分块模式基于码的编码

3IDBCH

短单帧模式

5.3.3ID

短单帧模式的编码方式见图。

ID4

。、,

可对信标的原始数据进行曼彻斯特编码或者码编码编码后添加帧头帧尾形成一帧

IDBCH

并通过LED灯发送。

4

/—

GBT36628.42019

图短单帧模式

4ID

5.4调制

,

LiPAN协调器调制模块采用OOK方式输入符号速率应不超过图像传感器接收机扫描处理速率

()。,,

例如8kHz对于任意一持续时间为TI的输入信号输出信号的持续时间也应为TI输出信号的峰

值幅度应为输入信号幅度绝对值的两倍。

类协调器

6BLiPAN

6.1概述

,。

类协调器采用发送可见光定位信号支持设备采用图像传感器接收

BLiPANRGBLEDLiPAN

LiPAN协调器在提供无闪烁照明灯的同时支持LiPAN设备采用欠采样方式接收发送的数据。

,国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页,,

图给出了协调器的原理图对于一组待传输信号来说该待传输数据先进行多幅调制得

5LiPAN

(((

[),),)],,。

到路幅度调制信号其中每一路的幅度调制信号具有多个幅度前导符生成

3ItItIt

123

(((

模块根据幅度调制阶数生成路并行前导符[),),)]。每一路幅度调制信号之前均

M3PtPtPt

123

,。

添加相应的一路前导符从而得到每一路的初始信号对每一路的初始信号进行副载波幅度调制

,[(((

得到每一路的副载波调制信号),),)]。协调器最后将路副载波调制后

SAMUtUtUtLiPAN3

123

(((

信号[),),)]通过驱动和发送出去。

UtUtUtRGBLEDRGBLED

123

由于经过每一路副载波调制后的信号均满足在预设时间内平均亮度为,

50%且闪烁频率高于人眼

,。

的截止闪烁频率因此人眼观察不到闪烁在满足CIE标准中RGB三原色相对强度的规定下LiPAN

协调器可输出无闪烁的白光。类协调器应用场景示例参见附录。

BLiPANA

图类协调器原理图

5BLiPAN

6.2帧结构

、,。,

帧结构包括帧头数据块和帧尾其帧结构如图所示帧头亦可称作前导符主要用于协

6LiPAN

()、

调器向LiPAN设备指示信号的起始同步位置欠采样所接收到的副载波调制信号是否存在相位错

、。

误相机对幅度调制信号的非线性编码曲线和进行UCIM解调时所需的RGB信道矩阵的参数信息

5

/—

GBT36628.42019

。。

数据块包括信标长度指示和信标信息帧尾由检验位组成

IDID

图类协调器的帧结构

6BLiPAN

6.3编码

6.3.1帧头

,,。

如图所示对于任意阶数的调制前导符分为三部分

7UCIM

。

第一部分用于LiPAN协调器向LiPAN设备指示该序列的起始位置该部分应包括一个并行的

,,

三路符号三路并行符号的幅度均为K+1其中K为LiPAN协调器中待发送信号在UCIM调制后的

最大幅值。

第二部分用于LiPAN协调器向LiPAN设备指示相机非线性编码曲线和LiPAN设备进行UCIM

,

解调时所需的RGB信道矩阵的参数信息其中非线性编码曲线或相机Gamma曲线用于LiPAN设备

|-K-K|

。,。

进行解调时的非线性均衡第二部分应包含个并行的三路符号每个

UCIMNN=×3

2

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页|-K-K|

,

第二部分的并行符号的幅度满足一定的关系其中每一路个符号的个符号的幅度为

N×2

2

|-K-K|

,,

剩余的个符号为幅度递增的符号串该符号串的幅度从开始以为步长等间隔连

-K-K2

2

续递增至。另外当任意一路的符号幅度从开始以为步长等间隔连续递增至形成递增符号

K-K2K

,。

串时其他并行的两路符号的幅度均为-K

。

第三部分中任意符号的幅度应为将第二部分的相应位置符号的幅度执行取反操作后的值这部分

N个并行符号用于在LiPAN设备对LiPAN协调器所发送的副载波调制后信号进行欠采样接收时发

生相位错误时,协调器向设备指示非线性编码曲线和设备进行解调时

LiPANLiPANLiPANUCIM

,

所需的RGB信道矩阵的参数信息其中非线性编码曲线或相机Gamma曲线用于LiPAN设备进行

UCIM解调时的非线性均衡。

图7前导符结构

6

/—

GBT36628.42019

6.3.2数据块

。,

数据块应由信标长度指示和信标构成信标长度指示部分应包含位用于指示信标

IDIDID3

,。

的长度其关系应如表所示

ID1

表信标长度指示与信标长度关系

1IDID

信标长度

ID

信标长度指示()描述

IDb2b1b0

位

位

0001616ID

位

0012424ID

位

0103232ID

位

0114848ID

位

10064