[发明专利]基于定向及非定向光波束的可见光协作通信系统

说明书

本发明涉及一种室内可见光通信技术领域，是一种基于定向及非定向光波束的可见光协作通信系统，前者包括发射模块、中继单元和接收单元；发射端包括多个发射模块；发射模块包括多个发射模块，每个发射模块发射携带数据流的光波束。本发明实现了基于定向及非定向光波束的单工室内可见光协作通信，避免了复杂度过高的设计，设置发射端实现定向光波束的发射，且通过引入中继技术，避免了室内可见光通信过程中由于遮挡等因素，导致通信链路出现中断的问题，同时通过中继端选择光功率最大的携带数据流的光波束，调制发射对应的非定向宽光波束，使得接收端接收到最强光波束，保证用户通信的稳定。

技术领域

本发明涉及一种室内可见光通信技术领域，是一种基于定向及非定向光波束的可见光协作通信系统。

背景技术

可见光通信技术是将需要传输的信息用编码调制的方法加载到LED的驱动电流上，使LED以极高的频率闪烁，使用光敏器件可以对这种高频闪烁进行检测并将其还原为要传输的信息，从而通过LED实现了信息传输。

现有LED室内可见光通信系统采用LED光源作为发射端，发射端发射的光信号直接照射到接收端，但LED光源作为发射端的发光面均比较窄，所发出的光信号功率大部分集中在发射端正下方，由于接收端的位置并不固定，故远离发射端正下方的用户则无法获得足够强度的光信号，因而影响通信质量；同时若有物体遮挡发射端发射的光信号，则易使光通信链路产生中断，因而影响通信的稳定性。

发明内容

本发明提供了一种基于定向及非定向光波束的可见光协作通信系统，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有室内可见光协作通信系统存在的光信号功率大部分集中在发射端正下方，远离发射端正下方的用户无法获得足够强度的光信号的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种基于定向及非定向光波束的可见光协作通信系统，包括设置在发射端的发射单元和发射反馈单元二、设置在中继端的中继单元、发射反馈单元一和中继反馈单元二、设置在接收端的接收单元和中继反馈单元一；

发射单元包括多个发射模块，每个发射模块发射携带数据流的光波束，其中携带数据流的光波束为定向窄波束；

发射反馈单元一与发射反馈单元二配合，获得信号强度最大的携带数据流的光波束，并将其对应的数据流输入至发射单元；

中继单元接收携带数据流的光波束，对其进行放大滤波后输出携带已调数据流的光波束，其中携带已调数据流的光波束为非定向宽光波束；

中继反馈单元一与中继反馈单元二配合，获得信号强度最大的携带已调数据流的光波束，并将其对应的已调数据流输入至中继单元；

接收单元，接收携带已调数据流的光波束，解调解码后获取数据流。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述发射模块包括编码调制器、直流偏置器、LED驱动器和LED发射器；

数据流经编码调制器编码调制后，经直流偏置器和LED驱动器发送至LED发射器，LED发射器发射携带数据流的光波束，其中携带数据流的光波束为定向窄波束。

上述中继单元包括中继放大模块和中继发射模块；

中继放大模块包括前置滤波器、光放大器和后置滤波器；前置滤波器滤除携带数据流的光波束中的背景辐射干扰，光放大器对携带数据流的光波束进行放大，后置滤波器滤除经光放大器产生的干扰，输出携带已调数据流的光波束；

中继发射模块包括光电探测器、编码调制器、驱动电路和光发射器；光电探测器接收携带已调数据流的光波束，并转化为数字信号，编码调制器对数字信号进行编码调制，并加载至驱动电路，驱动电路确定光发射器发射携带已调数据流的光波束。

上述接收单元包括透镜、光电二极管、滤波器和解调解码器；