[發(fā)明專利]一種LED偏振陣列可見光傳輸系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011300872.1
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112468231A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李軍;羅江華;李林
• 申請（專利權(quán)）人: 長江大學(xué)
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04B10/50;H04B10/61
• 代理公司: 北京中創(chuàng)博騰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11636
• 代理人: 孫福嶺

本發(fā)明公開了一種LED偏振陣列可見光傳輸系統(tǒng)。使用由m×n個(gè)LED芯片組成的LED陣列作為發(fā)射端，以4×4為例，通過對每個(gè)LED芯片單獨(dú)驅(qū)動(dòng)形成互不干擾的LED陣列發(fā)射系統(tǒng)。每個(gè)LED光源發(fā)出的光通過濾波片和偏振片變成單色線偏振光，并且相鄰偏振光的偏振方向互相垂直。接收端的APD陣列與發(fā)射端相同，且對應(yīng)的APD前偏振片的偏振方向與發(fā)射端相同。發(fā)射端和接收端都有光學(xué)透鏡，可以進(jìn)行準(zhǔn)直和聚焦。本發(fā)明提供的偏振陣列可見光通信系統(tǒng)能有效的控制不同信道之間的碼間串?dāng)_，可并行通信，在不增加帶寬的情況下成倍提高了系統(tǒng)的容量和頻譜利用效率，在室內(nèi)照明場景中具有高通信速率和低誤碼率性能，有很強(qiáng)的實(shí)用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種LED偏振陣列可見光傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)

可見光通信技術(shù)是利用可見光波段作為光載波來進(jìn)行通信的一種無線通信技術(shù)，與傳統(tǒng)的無線電通信相比，可見光通信技術(shù)具有效率高，無電磁干擾，綠色環(huán)保等特點(diǎn)，同時(shí)它還具有更加豐富的頻譜資源，更高的保密性和無需許可證等優(yōu)勢。

室內(nèi)可見光通信研究致力于將高速無線數(shù)據(jù)傳輸與普通室內(nèi)照明相相結(jié)合。為了提供足夠的光照強(qiáng)度，現(xiàn)有的室內(nèi)LED照明光源大多由多個(gè)LED芯片組成，通過獨(dú)立調(diào)制和驅(qū)動(dòng)各個(gè)LED芯片，可以在發(fā)射端，形成一個(gè)LED陣列系統(tǒng)，同時(shí)傳輸不同的數(shù)據(jù)信號。在接收端，利用光電二極管等光電轉(zhuǎn)換器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，并解調(diào)出有效信息，實(shí)現(xiàn)通信功能。

利用MIMO技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在不增加系統(tǒng)帶寬以及發(fā)射功率的情況下，成倍提高系統(tǒng)的容量和頻譜利用效率，進(jìn)而提高數(shù)據(jù)傳輸速率。但由于可見光通信是采用強(qiáng)度調(diào)制和直接檢測，缺少頻率和相位信息，各個(gè)不同LED子信道之間干擾嚴(yán)重，出現(xiàn)較大的碼間串?dāng)_，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的通信性能。因此有待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的不同信道之間的碼間串?dāng)_問題。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種LED偏振陣列可見光傳輸系統(tǒng)，該方法可以有效的降低各個(gè)子信道之間的碼間串?dāng)_，提高系統(tǒng)的通信性能。

一種LED偏振陣列可見光傳輸系統(tǒng)，包括發(fā)射端和接收端：

發(fā)射端包括：信號調(diào)制模塊，LED驅(qū)動(dòng)模塊，LED陣列，濾波片，偏振片和聚集透鏡。其中。信號調(diào)制模塊用于將輸入的模擬信號進(jìn)行脈沖編碼調(diào)制，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，生成的電信號經(jīng)直流驅(qū)動(dòng)耦合發(fā)送給LED驅(qū)動(dòng)模塊，LED驅(qū)動(dòng)模塊用于將接收到的電信號轉(zhuǎn)換成光信號，濾波片用于將LED發(fā)出的光變成單色光，偏振片用于將LED經(jīng)濾波片，發(fā)出的單色光變成單色的線偏振光，聚集透鏡用于聚集LED陣列發(fā)射的光到接近準(zhǔn)直。

接收端包括：偏振片，APD陣列接收機(jī)和信號解調(diào)模塊。其中，偏振片用于濾光，APD接收機(jī)用于接收發(fā)射端發(fā)送的光信號，并轉(zhuǎn)換為電信號發(fā)送給解調(diào)模塊，通過解調(diào)模塊進(jìn)行信號解碼，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。

發(fā)射端，采用一個(gè)由16個(gè)LED芯片組成的4×4LED陣列照明光源，每個(gè)LED芯片被獨(dú)立調(diào)制，從而構(gòu)成多個(gè)LED陣列發(fā)射系統(tǒng)。

發(fā)射端，LED陣列的每個(gè)LED光源為白光LED，單元的尺寸為x×y，以3mm×3mm為例，并能夠被單獨(dú)控制，-3dB光電調(diào)制帶寬在20MHz左右，可在室內(nèi)照明場景中實(shí)現(xiàn)高速可見光通信。

發(fā)射端，相鄰的LED芯片中心間距數(shù)倍于其單元尺寸，以9mm為例。

發(fā)射端，每個(gè)LED前都有濾波片，用于濾光，將LED發(fā)出的光過濾成單色光。

發(fā)射端，每個(gè)LED前都有偏振片，用于將單色光變成線偏振光，并且相鄰的偏振片的偏振方向互相垂直，僅對角線上的偏振片的偏振方向相同。

發(fā)射端，16個(gè)LED光源分別并行發(fā)送16個(gè)獨(dú)立的信號，所述的信號包括語音信號、視頻信號。