[發(fā)明專利]可見光通信中的偏振復(fù)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)發(fā)送和接收方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410005418.1
• 申請(qǐng)日: 2014-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN103763029A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 遲楠;王源泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京復(fù)實(shí)通訊科技有限公司
• 主分類號(hào): H04B10/116
• 分類號(hào): H04B10/116;H04J14/06
• 代理公司: 上海晨皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31260
• 代理人: 成麗杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可見光通信領(lǐng)域，特別涉及可見光通信中的偏振復(fù)用系統(tǒng)的、數(shù)據(jù)發(fā)送和接收方法。

背景技術(shù)

LED（Light-Emitting?Diode，發(fā)光二極管）作為一種固態(tài)光源具有發(fā)光效率高、尺寸小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，將取代傳統(tǒng)的照明設(shè)備成為下一代環(huán)保照明光源。作為一種半導(dǎo)體光子器件，LED的快速響應(yīng)特性使其具有高速調(diào)制的特點(diǎn)，可以將信號(hào)以人眼無(wú)法感知的速度調(diào)制到LED光源上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。基于LED的上述特點(diǎn)，產(chǎn)生了一種深度耦合照明與數(shù)據(jù)傳輸?shù)男录夹g(shù)，即可見光通信技術(shù)（Visible?Light?Communication,簡(jiǎn)稱VLC）。VLC技術(shù)作為一種光無(wú)線通信技術(shù)具有發(fā)射功率高、無(wú)需頻譜申請(qǐng)、帶寬高、無(wú)電磁干擾并且安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，可以作為頻譜日益緊張的無(wú)線射頻通信技術(shù)的補(bǔ)充。

實(shí)現(xiàn)可見光LED通信的基本原理是以傳送數(shù)據(jù)對(duì)所發(fā)光進(jìn)行某種調(diào)制，比如脈沖寬度調(diào)制（Pulse?Width?Modulation，簡(jiǎn)稱為PWM）、脈沖位置調(diào)制(Pulse?Position?Modulation,簡(jiǎn)稱為PPM)，或者脈沖幅度調(diào)制（Pulse?Amplitude?Modulation，簡(jiǎn)稱為PAM）。這種調(diào)制的光能量通過空間信道傳輸并被目標(biāo)裝置上的光電探測(cè)器（傳感器）接收，光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后經(jīng)過后續(xù)處理再解調(diào)出所發(fā)送的數(shù)據(jù)。可以是在設(shè)計(jì)上附加有這種功能的普通便攜設(shè)備，如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦等。但是，可見光通信中的可見光傳輸信道中存在散射、漫射等，使得在利用可見光進(jìn)行通信時(shí)存在由多徑傳播造成的碼間串?dāng)_、光強(qiáng)衰弱等影響，而且也存在環(huán)境光（背景噪聲）的影響，上述調(diào)制方式不能克服碼間串?dāng)_，其頻譜利用率也不高，很難實(shí)現(xiàn)高速（比如，大于每秒100兆比特的信息傳輸速率）通信。

光波是橫電磁波，具有偏振特性。如圖1所示，自然光通過偏振片P之后，只有振動(dòng)方向與偏振片的透振方向一致的光才能順利通過，也就是說(shuō)，通過偏振片P的光波，在垂直于傳播方向的平面上，沿著某個(gè)特定的方向振動(dòng)，這種光叫偏振光。通過偏振片P的偏振光，再通過偏振片Q，如果兩個(gè)偏振片的透振方向平行，則可以通過；如果兩個(gè)偏振片的透振方向垂直，則不能透過Q。根據(jù)偏振光的這個(gè)特性，在實(shí)際中有很多用途。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可見光通信中的偏振復(fù)用系統(tǒng)的、數(shù)據(jù)發(fā)送和接收方法，使得可見光通信系統(tǒng)的傳輸速率成倍提高。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種可見光通信中的偏振復(fù)用系統(tǒng)，包含發(fā)送端和接收端，采用LED燈發(fā)出的可見光攜帶需傳送的信息；

所述發(fā)送端具有至少2個(gè)起偏器；所述LED燈與所述起偏器一一對(duì)應(yīng)；不同LED燈發(fā)出的可見光通過對(duì)應(yīng)的起偏器，得到不同偏振方向的線偏振光，并發(fā)送至所述接收端；

所述接收端具有與所述起偏器相同數(shù)目的檢偏器，所述檢偏器與所述起偏器一一對(duì)應(yīng)；所述檢偏器與對(duì)應(yīng)的起偏器之間的透振方向成預(yù)設(shè)角度，并且每一個(gè)檢偏器檢測(cè)出經(jīng)對(duì)應(yīng)的起偏器發(fā)送的可見光。

本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種可見光通信中的偏振復(fù)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送方法，包含以下步驟：

將信號(hào)分成至少2路；

對(duì)每一路信號(hào)分別進(jìn)行低通濾波和放大，并加直流偏置，驅(qū)動(dòng)LED燈發(fā)出可見光；

每一路LED燈發(fā)出的可見光通過對(duì)應(yīng)的起偏器發(fā)送出去。

本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種可見光通信中的偏振復(fù)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收方法，包含以下步驟：

接收端的各檢偏器檢測(cè)發(fā)送端發(fā)送的可見光；

對(duì)每一路檢偏器檢測(cè)到的可見光，通過光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)成電信號(hào)；

對(duì)每一路電信號(hào)分別放大和低通濾波處理后，進(jìn)行采樣；

對(duì)采樣的信號(hào)進(jìn)行離線信號(hào)處理，分別估計(jì)發(fā)送端每一路的發(fā)送信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，可見光通信系統(tǒng)采用多個(gè)起偏器，以及與起偏器相同數(shù)目的檢偏器，檢偏器與起偏器一一對(duì)應(yīng)，該系統(tǒng)采用LED燈發(fā)出的可見光攜帶需傳送的信息，LED燈與起偏器一一對(duì)應(yīng)，不同LED燈發(fā)出的可見光通過對(duì)應(yīng)的起偏器，得到不同偏振方向的線偏振光，并發(fā)送至接收端；在接收端，檢偏器與對(duì)應(yīng)的起偏器之間的透振方向成預(yù)設(shè)角度，并且每一個(gè)檢偏器檢測(cè)出經(jīng)對(duì)應(yīng)的起偏器發(fā)送的可見光，根據(jù)不同探測(cè)器檢測(cè)到的光強(qiáng)，經(jīng)過數(shù)字信號(hào)處理算法，可以恢復(fù)多路發(fā)射信號(hào)，從而可以成倍地提高可見光通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率。

另外，所述預(yù)設(shè)角度為0度，使檢偏器與對(duì)應(yīng)的起偏器之間的透振方向平行，可以使接收端檢測(cè)到的可見光信號(hào)盡可能強(qiáng)。