[發(fā)明專利]集成光電探測器的CMOS圖像傳感器雙模通信接收系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610051441.3
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105721801B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 岳鵬;劉聰;崔宗敏;顧華璽;田宇召
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H04N5/357
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

本發(fā)明公開了一種集成光電探測器的CMOS圖像傳感器的雙模通信接收系統(tǒng)，其包括：集成光電探測器的CMOS圖像傳感器、01圖片生成模塊、閾值生成模塊、光源探測模塊、灰度圖片生成模塊、高速通信信號處理模塊、低速通信信號處理模塊。集成光電探測器的CMOS圖像傳感器輸出圖像信號，利用閾值生成模塊、灰度圖片生成模塊和01圖片生成模塊自反饋生成標志圖片，經(jīng)由光源探測模塊反饋探測到的光源位置給集成光電探測器的CMOS圖像傳感器，通過高速通信信號處理模塊和低速信號處理模塊對接收的通信信號進行處理，輸出高速通信信息和低速通信信息，實現(xiàn)雙模通信的接收。本發(fā)明有效的提高了光源探測的準確度，可用于可見光通信。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種集成光電探測器的CMOS圖像傳感器雙模通信的接收系統(tǒng)，用于可見光通信。

背景技術(shù)

可見光通信VLC作為一種新興的通信技術(shù)正在全球范圍內(nèi)掀起研究熱潮。與其他無線通信技術(shù)相比，VLC擁有保密性高、無電磁干擾、綠色健康等特點。可見光通信是利用熒光燈或發(fā)光二極管等發(fā)出的肉眼看不到的高速明暗閃爍信號來傳輸信息的通信技術(shù)。目前，可見光通信根據(jù)接收機的不同，可以分為兩種通信模式：

第一種是以光電探測器作為接收機的可見光通信系統(tǒng)，用以傳輸高速率的通信信號。在該可見光通信系統(tǒng)中，以LED作為光源，對其明暗閃爍加以高速編碼調(diào)制，用光電探測器接收，其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率可以達到Mbps級別甚至更高。

第二種是以圖像傳感器作為接收機的可見光通信系統(tǒng)，用以傳輸?shù)退俾实耐ㄐ判盘枴Ｔ谠摽梢姽馔ㄐ畔到y(tǒng)中，受限于圖像傳感器捕獲圖片的幀率，光源明暗閃爍的速率即編碼速率受到限制，以LED作為光源，加以編碼調(diào)制，用圖像傳感器接收，其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率最高可達Kbps級別。

以上高速與低速的兩種通信模式在可見光通信中客觀存在，并且往往是并存的。在現(xiàn)有的可見光通信系統(tǒng)中，接收系統(tǒng)中用到的圖像傳感器主要有電荷耦合器件CCD圖像傳感器和互補金屬氧化物半導體CMOS圖像傳感器。其中，CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器都采用硅光電二極管作為基本的光電轉(zhuǎn)換單元,在CCD像素單元中只有一個簡單的光電二極管，其被稱為無源像素傳感器PPS，而CMOS像素單元中集成了光電二極管、有源的晶體管開關(guān)和放大電路，其被稱為有源像素傳感器APS。CMOS圖像傳感器的一個重要特點就是CMOS圖像傳感器的集成性，利用CMOS集成半導體工藝可以輕易地將像素陣列及與其相關(guān)的電路結(jié)構(gòu)，還有其他的CMOS模擬和數(shù)字電路集成到單一硅片上。利用此特點，可以在CMOS圖像傳感器上集成特定用途的CMOS電路，豐富CMOS圖像傳感器的功能。但是現(xiàn)有以CMOS圖像傳感器作為接收機的可見光通信接收系統(tǒng)，CMOS圖像傳感器接收速率受限于其接收圖片的幀率，只能適用于數(shù)據(jù)低速傳輸?shù)目梢姽馔ㄐ畔到y(tǒng)，無法完成高速與低速兩種通信速率同時接收的功能，特別是在有背景光干擾時，其接收性能會嚴重下降，抗干擾性能差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述問題，提供一種集成光電探測器的CMOS圖像傳感器雙模通信接收系統(tǒng)，以實現(xiàn)對高速與低速兩種通信速率的同時接收，并在有背景光干擾時，能更準確地識別光源，提高抗干擾性能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的雙模通信接收系統(tǒng)，包括：

集成光電探測器的CMOS圖像傳感器，用于獲取圖像信號和接收通信信號，并將獲取的圖像信號分別輸入到01圖片生成模塊和灰度圖片生成模塊，將接收到的通信信號分別輸入到高速通信信號處理模塊和低速通信信號處理模塊；

01圖片生成模塊，其與集成光電探測器的CMOS圖像傳感器、光源探測器模塊和閾值生成模塊連接，用于接收集成光電探測器的CMOS圖像傳感器輸出的圖像信號和閾值生成模塊的閾值，輸出有0和1兩種數(shù)值的標志圖片給光源探測模塊，其中1代表光源及一些背景光噪聲，0代表背景；