[發(fā)明專利]一種中繼傳輸紫外光通信信號(hào)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611214545.8
• 申請(qǐng)日: 2016-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN106656338B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂斌如;呂志勤;黃臻;呂強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海靈信視覺技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): H04B10/29
• 分類號(hào): H04B10/29;H04B10/297;H04B10/11;H04W84/12
• 代理公司: 上?？剖⒅R(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發(fā)明公開了一種中繼傳輸紫外光通信信號(hào)系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括一個(gè)主機(jī)和若干個(gè)具有中繼傳送功能的副機(jī)，所述副機(jī)包括中間副機(jī)和目的副機(jī)。本發(fā)明采用了中繼傳輸紫外光通信信號(hào)的方法，實(shí)現(xiàn)紫外光自組局域網(wǎng)多跳遠(yuǎn)程距離通信，克服了紫外光單級(jí)通信距離半徑有限的問題。該系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)、架構(gòu)簡單、功耗低、不受干擾、保密性好、便于單兵攜帶，可用于非視距通信等特點(diǎn)，適合于安全、救災(zāi)、消防、軍事等領(lǐng)域小分隊(duì)通信。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種中繼傳輸紫外光通信信號(hào)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

目前國內(nèi)外無線通信的成熟技術(shù)，主要還是采用無線電通信和無線激光通信，兩者各有優(yōu)勢，但又存在不足：無線電通信方式的頻譜資源重疊占用現(xiàn)象嚴(yán)重，易受強(qiáng)電磁波輻射干擾，保密性較低，其發(fā)射的電磁波可在較遠(yuǎn)的地方監(jiān)聽、干擾、探測。無線激光通信方式雖具有較強(qiáng)的通信抗干擾性及保密性，但由于激光是沿直線傳播的，不能跨越障礙物進(jìn)行通信，因此不適合在復(fù)雜地形環(huán)境中使用。

常規(guī)的無線通信系統(tǒng)對(duì)于不在通信范圍之內(nèi)的節(jié)點(diǎn)通信，通常自組局域網(wǎng)，采用車載臺(tái)或者基地轉(zhuǎn)發(fā)臺(tái)做為中繼設(shè)備來擴(kuò)大通信覆蓋范圍，這些中繼設(shè)備龐大、復(fù)雜、投資高、機(jī)動(dòng)靈活性差，不適應(yīng)軍事、安全通信需求。

紫外光通信數(shù)據(jù)傳輸保密性高，輻射的紫外光信號(hào)擴(kuò)散在大氣層中被大氣吸收，這種信號(hào)場強(qiáng)的衰減指數(shù)是距離的函數(shù)，根據(jù)通信距離的要求來調(diào)整系統(tǒng)的輻射功率，使其在通信范圍之外的輻射功率減至最小，從而使對(duì)方很難截獲紫外光通信信號(hào)。

紫外光通信抗干擾能力強(qiáng)，紫外光的輻射功率可根據(jù)通訊距離的要求減至更小，因此常規(guī)的無線電設(shè)備很難干擾紫外光通信信號(hào)。

紫外光通信可用于非視距通信，由于大氣中存在大量的粒子，在傳輸?shù)倪^程中紫外光輻射存在較大的散射現(xiàn)象，這種散射特性使紫外光通信遇見障礙物能跨越，以非視距方式傳輸信號(hào)，紫外光通信更適應(yīng)近距離的、隱蔽的、地形復(fù)雜的環(huán)境。

日盲波段的紫外光單級(jí)通信距離半徑有限，要達(dá)到一定距離范圍內(nèi)的通信目的，就必須自組建具有中繼功能的局域網(wǎng)絡(luò)紫外光通信系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)存在的不足及紫外光單級(jí)通信距離半徑有限的問題，提供一種中繼傳輸紫外光通信信號(hào)系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)的副機(jī)具有中繼傳輸功能，實(shí)現(xiàn)紫外光自組局域網(wǎng)多跳遠(yuǎn)程通信。

其具體技術(shù)方案為：

一種中繼傳輸紫外光通信信號(hào)系統(tǒng)，包括一個(gè)主機(jī)和若干個(gè)具有中繼傳送功能的副機(jī)，所述副機(jī)包括中間副機(jī)和目的副機(jī)，主機(jī)與副機(jī)之間采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的半雙工通信鏈路、副機(jī)與副機(jī)之間采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的半雙工通信鏈路，借助中間副機(jī)中繼功能實(shí)現(xiàn)自組局域網(wǎng)多跳遠(yuǎn)程通信。

目的副機(jī)不在主機(jī)單級(jí)通信傳輸距離范圍內(nèi)，主機(jī)與目的副機(jī)之間無有效路徑，首先建立路由，主機(jī)將路由請(qǐng)求(RREQ)報(bào)文通過紫外光通信信號(hào)向中間副機(jī)廣播發(fā)送。

中間副機(jī)接收單元將紫外光信號(hào)光學(xué)收集、紫外光探測器檢測、光電信號(hào)轉(zhuǎn)換、去除PD的直流偏置信號(hào)、可變增益放大、濾波除去雜散光、模數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換，中繼管理單元(ARM+FPGA)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、解調(diào)、解碼(所采用的解調(diào)、解碼方法與主機(jī)相對(duì)應(yīng))，控制撥碼開關(guān)狀態(tài)(輸出波特率、地址、時(shí)鐘同步等)設(shè)置，信號(hào)調(diào)制為直流脈沖信號(hào)，并通過控制發(fā)射單元高速開關(guān)、光電耦合器將數(shù)字直流脈沖信號(hào)耦合于紫外LED驅(qū)動(dòng)基準(zhǔn)電源上，驅(qū)動(dòng)陣列紫外LED光源模塊中繼發(fā)射紫外光通信信號(hào)，中繼管理單元根據(jù)相關(guān)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)等信息，確定向相鄰中間副機(jī)中繼傳送直到目的副機(jī)或者中繼直達(dá)目的副機(jī)的路徑，同時(shí)建立反向路由。電源管理單元一部分調(diào)壓后直流電作為陣列紫外LED發(fā)射的驅(qū)動(dòng)基準(zhǔn)電源，一部分降壓后的直流電作為各單元電路使用電源。