[发明专利]双向Li-Fi系统终端光学优化结构及优化方法

说明书

本发明公开了一种双向Li‑Fi系统终端光学优化结构，包括主动端和被动端，主动端包括第一平凸柱面透镜和LED光源，被动端固定于LED光源的照明区域内，第一平凸柱面透镜的后侧还设置有第一PIN光电探测器，且第一PIN光电探测器远离被动端，LED光源发射光束对被动端进行询问，第一PIN光电探测器对被动端逆向反射光进行探测接收，被动端包括第二PIN光电探测器和压电陶瓷片，压电陶瓷片与第一平凸柱面透镜之间还设置有第二平凸柱面透镜，压电陶瓷片和第二平凸柱面透镜组成离焦调制结构、对入射光信号进行调制并逆向发射回主动端，本发明还公开了一种双向Li‑Fi系统终端光学优化方法，能有效地减少双向Li‑Fi系统的上下行链路之间的干扰。

技术领域

本发明属于LED可见光通信技术领域，涉及一种双向Li-Fi系统终端光学优化结构，还涉及一种双向Li-Fi系统终端光学优化方法。

背景技术

VLC(Visible Light Communication)作为一种室内通信系统，利用LED(白色发光二极管)的高频闪烁特性进行信息传输，具备了通信和照明的双重作用，也称为“Li-Fi”(Light Fidelity)技术，是一种绿色、高效、节能的新一代通信方式，为下一代自由空间无线光通信的无缝衔接提供了技术支撑。Li-Fi系统不仅用于室内区域，还可用于飞机、医院、水下等一些使用无线信号受限的区域。由于LED 光源的不可穿透性，因此在进行室内广播时，具有保密性强的优点。

被动式调制Li-Fi系统需要一个主动端和一个被动端，主动端放置于天花板上，将信息加载到LED的光源上，利用光源进行信息传播，被动端则位于电脑，手机等移动通信设备。主动端和被动端均可实现信号的调制与解调。

在VLC研究中，波士顿大学的TDC Little等提出了Wi-Fi与可见光广播系统相融合的方案；复旦大学迟楠组以RGB 3色作为LED 中红绿2个通道作为下行，蓝色作为上行的波分双工VLC系统；意大利比萨圣安娜高等院校的Cossu等展示了一种可见光与850nm波段红外光共同组成的双向400Mb/s点对点链路；北京大学郑重等人提出了采用1550nm的激光作为可见光的上行链路的方法；西安理工大学柯熙政提出了一种被动调制的室内可见光上行链路的通信系统，它是一种上下行链路之间相互独立，不需要额外的光源就可以实现全光链路的双工通信，即指的是被动端在接收到主动端所发出光信号的同时，利用猫眼被动调制器将上行链路信号调制加载到逆向反射光束上。这种调制方式所需设备的复杂度虽然不高，但对光学对准要求较高，且只能实现点对点的收发。

因此，如何增强Li-Fi结构的可适用性，扩大被动端设备的可移动范围，加快推进可见光通信的应用进程，成为了双向Li-Fi系统需要解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种双向Li-Fi系统终端光学优化结构，能有效地减少双向Li-Fi系统的上下行链路之间的干扰。

本发明的另一个目的是提供一种双向Li-Fi系统终端光学优化方法。

本发明所采用的技术方案是：一种双向Li-Fi系统终端光学优化结构，包括主动端和被动端，主动端包括第一平凸柱面透镜和LED 光源，被动端固定于LED光源的照明区域内，第一平凸柱面透镜的后侧还设置有第一PIN光电探测器，且第一PIN光电探测器远离被动端，LED光源发射光束对所述被动端进行询问，第一PIN光电探测器对被动端逆向反射光进行探测接收，被动端包括第二PIN光电探测器和压电陶瓷片，压电陶瓷片与第一平凸柱面透镜之间还设置有第二平凸柱面透镜，压电陶瓷片和第二平凸柱面透镜组成离焦调制结构、对入射光信号进行调制并逆向发射回主动端。

本发明的特点还在于，

压电陶瓷片与第二PIN光电探测器并列位于第二平凸柱面透镜的光线汇聚处，且压电陶瓷片与第二PIN光电探测器的距离为 45-50mm。

第一平凸柱面透镜与第一PIN光电探测器之间的距离为4-5mm。