[發明專利]一種基于LCOS控制的多用戶接入跟蹤系統及方法

有效

• 申請號: 202011502917.3
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112689209B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 劉武;尤全;羅鳴;賀志學
• 申請（專利權）人: 武漢郵電科學研究院有限公司
• 主分類號: H04Q11/00
• 分類號: H04Q11/00;G02B27/10
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 彭程程

一種基于LCOS控制的多用戶接入跟蹤系統及方法，涉及光通信應用領域，系統包括：探測光照射模塊，水平設置于天花板，用于發射探測光信號覆蓋用戶所在區域；探測光接收模塊，緊靠所述探測光照射模塊水平設置，用于接收用戶反射的探測光信號；定位模塊，用于根據所述反射的探測光成像并確定用戶位置；灰度圖生成模塊，用于根據所述用戶位置生成灰度圖；LCOS模塊，用于接收信號光并反射，LCOS模塊輸出多個光束分別指向多個用戶位置。本發明可以用單一器件將光信號分束照射到多點，實現多用戶的跟蹤接入。

技術領域

本發明涉及光通信應用領域，具體來講涉及一種基于LCOS控制的多用戶接入跟蹤系統及方法。

背景技術

由于寬帶移動設備、物聯網設備和新興多媒體應用(如虛擬現實和增強現實)所產生的無線通信流量迅速增長，對于高容量無線通信尤其是室內光接入的需求正在呈指數增長。流量的增長使現有的無線網絡擁塞，并將耗盡可用的無線電頻譜。光無線通信(OWC)可以利用大量未經許可的光域無線通信資源，日漸成為一種有吸引力的解決方案。

與現有的射頻無線技術相比，OWC光波導采用直接從光纖網絡耦合的光束，通過控制紅外光束提供更大容量的無線接入。目前，通過無源光網絡(PON)技術實現的光纖到戶/建筑(FTTH/B)網絡可以為終端用戶提供THz級的大帶寬，光纖通信行業中有多種成熟的光學元件可供選擇。另一方面，超過1400nm的紅外光束并不可見，對人體照射的安全標準也更寬。這兩方面優勢使得OWC在無線局域網、個人網絡和體域網(WLAN、WPAN和WBANs)以及板對板和數據中心內部互連等應用領域具有潛力。

盡管如此，仍有大量的執行挑戰有待解決。光無線的缺點是典型的光束覆蓋范圍窄，這意味著連接兩端的無線光路徑需要光束控制，目前主要的技術途徑包括：通過使用無源衍射光柵，微機電系統(MEMS)或硅基液晶(LCOS)器件等，然而這些解決方案均難以實現點對多點的光廣播。由于單模光纖元件的視場(FOV)非常窄，因此需要在基于光纖的發射器和接收器處進行光束控制，提供較寬的視場，而且要能夠實現跟蹤和定位功能。為了有效地支持OWC系統中的大量用戶終端，需要從點到點鏈路進一步擴展廣域光廣播(點對多點)。

目前已有的OWC點到多點廣播接入方案中，主要集中在通過增加FOV擴大覆蓋范圍，通過衍射光柵或是LCOS提供多個照射點進行覆蓋。但單純擴大FOV會降低接收功率，通過衍射光柵或是LCOS提供的多個照射點更多規則分布，仍然難以照射到處于任意位置的多個用戶。因此，如何照射到多個任意位置是基于OWC的多用戶接入的重要難題。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于LCOS控制的多用戶接入跟蹤系統及方法，用單一器件將光信號分束照射到多點，實現多用戶的跟蹤接入。

為達到以上目的，一方面，采取一種基于LCOS控制的多用戶接入跟蹤系統，包括：

探測光照射模塊，水平設置于天花板，用于發射探測光信號覆蓋用戶所在區域；

探測光接收模塊，緊靠所述探測光照射模塊水平設置，用于接收用戶反射的探測光信號；

定位模塊，用于根據所述反射的探測光成像并確定用戶位置；

灰度圖生成模塊，用于根據所述用戶位置生成灰度圖；

LCOS模塊，用于接收信號光并反射，LCOS模塊輸出多個光束分別指向多個用戶位置。

優選的，所述用戶自帶反射標簽，所述反射標簽將探測光照射模塊發出的探測光信號反射至探測光接收模塊。

優選的，所述探測光接收模塊包括水平設置的CMOS圖像傳感器，用于探測用戶反射的探測光信號。