[發明專利]一種多輸入多輸出的光通信系統及其信號復原方法

有效

• 申請號: 201510068163.8
• 申請日: 2015-02-09
• 公開（公告）號: CN104660344B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 楊濤;許超;何浩培;黃維;李興鰲;韋瑋;儀明東
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/60;H04B10/116
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 楊楠

技術領域

本發明涉及光通信技術領域，尤其涉及一種多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)的光通信系統及其信號復原方法。

背景技術

光通信就是以光波為載波的通信方式。在無線通信中，可見光通信(Visible Light Communications，VLC)技術迅速發展，成為一種新型無線通信方式。通過在公共基礎照明設施上增加數據傳輸輔助功能，將通信與室內照明光源相結合，就可構建室內可見光無線通信網絡，實現信息從服務器到達客戶端的無線傳輸。由于可見光與日常生活息息相關，辦公室、家庭以及公共場合中許多設備均含可見光光源，例如辦公室的電燈、道路上的信號燈、廣場上的顯示屏等等。因而可見光通信技術作為無線電通信技術在室內通信的取代或補充技術，具有極大的發展前景，已引起了人們廣泛關注和研究。在光纖通信中，光纖憑借其頻帶寬，損耗低，抗干擾能力強，成本低，保真度高等優點，已經成為現代通信不可缺少的一部分。而伴隨著信息社會的高速發展，人們對信息傳遞的要求隨之加大。波分復用、偏振復用和高階調制等技術的使用，使得光纖的傳輸容量已經接近其香農極限，光纖通信技術的研究任重而道遠。多輸入多輸出(MIMO)無線傳輸技術是通信領域的一項重要技術突破，它能在不增加帶寬與功率的情況下成倍地提高無線通信系統的容量。MIMO技術通過在不同的發射源發送獨立的數據流以獲得高速高容量數據傳輸，是新一代無線通信系統中的關鍵技術之一。

因此，將MIMO技術應用于光通信具有巨大的應用前景，但也存在一些問題。比如，傳統MIMO可見光通信技術中不同信道采用不同的單一頻率的信號光源，但這樣的光源顏色單一，無法采用傳統照明所用的白光光源。再如，有些可見光MIMO技術采用二維碼技術進行信號編碼，但二維碼的編碼規則復雜，因此對光源排列有特殊要求。而且信號發射光源只能采用點光源，而無法采用面光源，使人眼的舒適度降低。又如，在光纖通信中，光發射端需要精確控制光載波的波長、偏振態、及入射光纖的傳輸模式，在光接收端需采用復雜的解復用器將波長、偏振態、及傳輸模式分離開來以恢復傳輸數據。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術不足，提供一種多輸入多輸出的光通信系統及其信號復原方法，可在正常照明的同時實現大容量信號的傳輸，且結構簡單、成本低廉。

本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：

一種多輸入多輸出的光通信系統，包括光信號發射端和光信號接收端，

所述光信號發射端包括相互連接的光強調制單元、光信號發送單元，所述光信號發送單元包括相互之間頻譜互有重疊但又不完全相同的n個寬帶光源，光強調制單元將n路信號分別調制至n個寬帶光源生成相應的光調制信號；n為大于1的整數；

所述光信號接收端包括分光器件、光信號接收器，以及與光信號接收器連接的信號處理單元；所述分光器件可令不同頻率的入射光經過后形成不同的光強分布，且相同頻率的入射光經過分光器件的不同部位所產生的光強角分布也不同；所述光信號接收器為具有相同頻譜響應的n個光探測器所組成的光探測器陣列。

上述技術方案中的分光器件可采用各種現有或將有的結構，只要能夠使得不同頻率的入射光經過后形成不同的光強分布，且相同頻率的入射光經過分光器件的不同部位所產生的光強角分布也不同即可。以下為幾種優選方案：

所述分光器件包括透明基底，所述透明基底的至少一個表面上固著有至少一層透明涂層，所述透明涂層中包含有一組尺寸或形狀不均勻分布的氣泡。

所述分光器件包括透明基底，所述透明基底的一個表面上附著有不透明材料制作的擋光層，擋光層上設置有由一系列具有不同孔徑尺寸的衍射孔所構成的衍射孔二維陣列，且各衍射孔孔徑尺寸與入射光波長接近。

所述分光器件包括透明基底，所述透明基底的至少一個表面上固著有至少一層納米粒子涂層，所述納米粒子涂層由一組納米至微米尺度的透明粒子構成，且透明粒子的尺寸或形狀的分布不均勻。

所述分光器件包括不透明基底，所述不透明基底朝向入射光的表面上固著有一層納米粒子膜，所述納米粒子膜包括一組納米至微納米尺度的大小不等的不透明材料粒子，且所述不透明材料粒子在納米粒子膜中呈不均勻分布。

所述分光器件包括透明基底，所述透明基底的至少一個表面上固著有一層納米粒子膜，所述納米粒子膜包括一組納米至微納米尺度的大小不等的不透明材料粒子，且所述不透明材料粒子在納米粒子膜中呈不均勻分布。