[發明專利]一種基于散射效應的多輸入多輸出光通信系統及通信方法

有效

• 申請號: 201811422464.6
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN109639362B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 周馨慧;楊濤;何浩培;黃維
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04B10/54
• 分類號: H04B10/54;H04B10/61;H04B10/67;H04B10/69;H04B7/0456;H04B7/06
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 母秋松;董建林

本發明公開了一種基于散射效應的多輸入多輸出光通信系統，包括發射端和接收端，發射端包括光強調制器和光信號發送陣列，接收端包括第一準直器件、散射器件、第二準直器件、探測器，以及信號處理單元。其中，第一準直器件使光信號發送陣列內各信號發送區域光源所發出的其中一束光以固定角度入射到散射器件表面的不同部位。本發明通過將光信號發送陣列分成許多個不同信號發送區域，各區域內光源所發射的信號光在經過散射器件之后分別投射在探測器不同信號接收區域內的像素元，從而利用多個光源發出的調制光進行多路信號的并行傳輸。最終，通過將像素元所測數據代入到多個矩陣方程復原原始信號。該技術可在實現照明功能的同時實現大容量信號的傳輸。

技術領域

本發明涉及一種基于散射效應的光通信系統及其信號發送與解碼方法，屬于光通信技術領域。

背景技術

可見光通訊(VLC，Visible Light Communication)，就是利用發光二極管(LED，Light Emitting Diode)照明的光線來實現有光照就能上網的新型高速數據傳輸技術。可見光通訊技術綠色低碳環保、能夠實現幾近零耗能的通信，也能夠有效的避免信號泄露，能夠快速的構建抗干擾、抗截獲的安全信息空間。

目前全球大概有數百億個燈具構成了照明網絡，這些照明設備可以融合成一個非常龐大的可見光通信網絡。預計再過四、五年，全球將有超多500億臺設備接入互聯網，其中大部分將會使用無線網絡，這會導致無線電頻譜資源緊張，進而影響使用。而VLC使用光波而非傳統的無線電波來進行通訊，同時VLC的帶寬是無線電頻譜的1000倍以上，可以解決頻譜資源緊張的問題。

為了進一步提高可見光通信技術的信號傳輸容量，很多課題組嘗試將多輸入多輸出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Output)無線傳輸技術與可見光通信技術進行結合。MIMO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。

多輸入多輸出可見光通訊技術(VLC-MIMO)具有巨大的市場應用前景，但也存在一些問題。比如：(1)傳統VLC-MIMO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。(2)有些VLC-MIMO技術雖然可以采用白光光源，但要求每個白光光源的頻譜互有重疊但又不完全相同，這樣有多少個信道就需要有多少個不同的光源或者濾波膜，從而提高了系統的成本。(3)還有些VLC-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。(4)還有一些課題組采用的技術中，光發射端需要精確控制光載波的波長、偏振態或入射光纖的傳輸模式，在光接收端需采用體積較大的探測器并放置特定的角度，或者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，因此系統結構復雜、成本較高。為了克服以上缺點，我們提出了一種新型的基于散射效應的多輸入多輸出通信系統及其通信方法。

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，提供一種基于散射效應的多輸入多輸出的光通信系統及其通信方法，該光通信系統可在實現照明功能的同時實現大容量信號傳輸，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：

一種基于散射效應的多輸入多輸出光通信系統，包括光信號發射端和光信號接收端：