基于ofdm的led可見光通信系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可見光通信技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]LED照明技術(shù)的日臻成熟與廣泛應(yīng)用為可見光通訊帶了新的發(fā)展契機(jī)。白光LED憑借其調(diào)制速率高、工況耗能低、中心波長(zhǎng)易控等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)照明與通信的深度耦合。以白光LED為通信媒介的LiFi技術(shù)，因其頻譜范圍寬、通信功耗小、電磁干擾低、私密性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，成為無線短程通訊的又一新應(yīng)用領(lǐng)域。
[0003]現(xiàn)有的可見光通信系統(tǒng)通常使用開關(guān)鍵控調(diào)制或脈沖寬度調(diào)制方式，由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單導(dǎo)致通信速率低且抗干擾能力弱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有可見光通信系統(tǒng)的通信速率低且抗干擾能力弱的問題，從而提供基于OFDM的LED可見光通信系統(tǒng)。
[0005]基于OFDM (Orthogonal Frequency Divis1n Multiplexing，正交頻分復(fù)用)的LED可見光通信系統(tǒng)，它包括:放大電路、LED驅(qū)動(dòng)電路、LED陣列、光學(xué)濾波器，它還包括預(yù)均衡電路、OFDM調(diào)制電路、光電模塊和信號(hào)處理模塊；
[0006]放大電路的輸入端連接信源的輸出端，放大電路的輸出端連接OFDM調(diào)制電路的通信信號(hào)輸入端，預(yù)均衡電路的輸出端連接OFDM調(diào)制電路的補(bǔ)償信號(hào)輸入端，OFDM調(diào)制電路的輸出端連接LED驅(qū)動(dòng)電路的輸入端，LED驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接LED陣列的輸入端，光學(xué)濾波器接收LED陣列出射的光束，光學(xué)濾波器將接收的光束透射到光電模塊，光電模塊接收光束，光電模塊的輸出端連接信號(hào)處理模塊的輸入端，信號(hào)處理模塊的輸出端連接終端。
[0007]上述光電模塊包括PIN光電探測(cè)器、前置放大電路和低通濾波器；
[0008]PIN光電探測(cè)器接收光束，PIN光電探測(cè)器的輸出端連接前置放大電路的輸入端，前置放大電路的輸出端連接低通濾波器的輸入端，低通濾波器的輸出端作為光電模塊的輸出端。
[0009]上述信號(hào)處理模塊包括OFDM解調(diào)電路、DSP (Digital Signal Processing，數(shù)字信號(hào)處理)和后均衡電路；
[0010]OFDM解調(diào)電路的輸入端和DSP的通信信號(hào)輸入端均作為信號(hào)處理模塊的輸入端，OFDM解調(diào)電路的輸出端連接DSP的解調(diào)信號(hào)輸入端，DSP的明顯特征信號(hào)輸出端連接后均衡電路的輸入端，后均衡電路的輸出端連接DSP的補(bǔ)償信號(hào)輸入端，DSP的通信信號(hào)輸出端作為信號(hào)處理模塊的輸出端。
[0011]本發(fā)明所述的基于OFDM的LED可見光通信系統(tǒng)，信源經(jīng)過放大電路處理成為傳統(tǒng)的二進(jìn)制比特流，預(yù)均衡電路通過對(duì)器件和信道對(duì)系統(tǒng)帶來的失真進(jìn)行補(bǔ)償，從而擴(kuò)展LED陣列的響應(yīng)帶寬，OFDM調(diào)制電路充分利用現(xiàn)有帶寬提高傳輸速率，通過LED驅(qū)動(dòng)電路向LED陣列發(fā)出控制信號(hào)，光學(xué)濾波器可通過濾光片濾除背景雜散光，并通過透鏡對(duì)光束進(jìn)行匯聚，光信號(hào)被PIN光電探測(cè)器接收并轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，前置放大電路將接收到的微弱電流信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)過低通濾波器濾除其中的高頻噪聲，經(jīng)低通濾波器處理過的電壓信號(hào)進(jìn)入OFDM解調(diào)電路和DSP，經(jīng)OFDM解調(diào)電路解調(diào)后的信號(hào)輸入到DSP, DSP對(duì)經(jīng)OFDM解調(diào)電路解調(diào)后的信號(hào)和直接由低通濾波器輸入的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比并提取明顯特征信號(hào)，將明顯特征信號(hào)輸入到后均衡電路，后均衡電路補(bǔ)償由收發(fā)機(jī)載波頻率差異及接收幀定時(shí)模糊所帶來的同步偏差，通信協(xié)議用于解決接發(fā)確認(rèn)機(jī)制、報(bào)文讀寫機(jī)制及時(shí)序匹配等問題。本發(fā)明在保證用戶照明體驗(yàn)的前提下，又可滿足其獲取信息的要求，具有節(jié)能環(huán)保、組網(wǎng)靈活等突出優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明以O(shè)FDM調(diào)制技術(shù)為基礎(chǔ)，DSP數(shù)字信息處理技術(shù)為核心，提高了通信速率，預(yù)均衡電路和后均衡電路提高了系統(tǒng)抗干擾能力，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)一種通信速率更高，抗干擾能力更強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域更廣的短程LED光通信，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的短距離通信。本發(fā)明主要應(yīng)用于一些有特殊要求的場(chǎng)合，如水下、醫(yī)院、機(jī)艙和私密會(huì)議等場(chǎng)合。
【附圖說明】
[0012]圖1是【具體實(shí)施方式】一所述的基于OFDM的LED可見光通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的基于OFDM的LED可見光通信系統(tǒng)，它包括:放大電路1、LED驅(qū)動(dòng)電路4、LED陣列5、光學(xué)濾波器6，它還包括預(yù)均衡電路2、OFDM調(diào)制電路3、光電模塊7和信號(hào)處理模塊11 ；
[0014]放大電路I的輸入端連接信源的輸出端，放大電路I的輸出端連接OFDM調(diào)制電路3的通信信號(hào)輸入端，預(yù)均衡電路2的輸出端連接OFDM調(diào)制電路3的補(bǔ)償信號(hào)輸入端，OFDM調(diào)制電路3的輸出端連接LED驅(qū)動(dòng)電路4的輸入端，LED驅(qū)動(dòng)電路4的輸出端連接LED陣列5的輸入端，光學(xué)濾波器6接收LED陣列5出射的光束，光學(xué)濾波器6將接收的光束透射到光電模塊7，光電模塊7接收光束，光電模塊7的輸出端連接信號(hào)處理模塊11的輸入端，信號(hào)處理模塊11的輸出端連接終端。
[0015]光電模塊7將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，信號(hào)處理模塊11對(duì)輸入的電信號(hào)進(jìn)行處理后得到明顯特征信號(hào)。信號(hào)處理模塊11利用通信協(xié)議15將信號(hào)發(fā)送至終端。
[0016]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的基于OFDM的LED可見光通信系統(tǒng)作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，上述光電模塊7包括PIN光電探測(cè)器8、前置放大電路9和低通濾波器10 ;
[0017]PIN光電探測(cè)器8接收光束，PIN光電探測(cè)器8的輸出端連接前置放大電路9的輸入端，前置放大電路9的輸出端連接低通濾波器10的輸入端，低通濾波器10的輸出端作為光電模塊7的輸出端。
[0018]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的基于OFDM的LED可見光通信系統(tǒng)作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，上述信號(hào)處理模塊11包括OFDM解調(diào)電路12、DSP13和后均衡電路14 ;
[0019]OFDM解調(diào)電路12的輸入端和DSP13的通信信號(hào)輸入端均作為信號(hào)處理模塊11的輸入端，OFDM解調(diào)電路12的輸出端連接DSP13的解調(diào)信號(hào)輸入端，DSP13的明顯特征信號(hào)輸出端連接后均衡電路14的輸入端，后均衡電路14的輸出端連接DSP13的補(bǔ)償信號(hào)輸入端，DSP13的通信信號(hào)輸出端作為信號(hào)處理模塊11的輸出端。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于OFDM的LED可見光通信系統(tǒng)，它包括:放大電路(I)、LED驅(qū)動(dòng)電路(4)、LED陣列(5)、光學(xué)濾波器(6)，其特征在于，它還包括預(yù)均衡電路(2)、0FDM調(diào)制電路(3)、光電模塊(7)和信號(hào)處理模塊(11); 放大電路⑴的輸入端連接信源的輸出端，放大電路⑴的輸出端連接OFDM調(diào)制電路(3)的通信信號(hào)輸入端，預(yù)均衡電路(2)的輸出端連接OFDM調(diào)制電路(3)的補(bǔ)償信號(hào)輸入端，OFDM調(diào)制電路(3)的輸出端連接LED驅(qū)動(dòng)電路(4)的輸入端，LED驅(qū)動(dòng)電路(4)的輸出端連接LED陣列(5)的輸入端，光學(xué)濾波器(6)接收LED陣列(5)出射的光束，光學(xué)濾波器(6)將接收的光束透射到光電模塊(7)，光電模塊(7)接收光束，光電模塊(7)的輸出端連接信號(hào)處理模塊(11)的輸入端，信號(hào)處理模塊(11)的輸出端連接終端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于OFDM的LED可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述光電模塊(7)包括PIN光電探測(cè)器(8)、前置放大電路(9)和低通濾波器(10); PIN光電探測(cè)器(8)接收光束，PIN光電探測(cè)器(8)的輸出端連接前置放大電路(9)的輸入端，前置放大電路(9)的輸出端連接低通濾波器(10)的輸入端，低通濾波器(10)的輸出端作為光電模塊(7)的輸出端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于OFDM的LED可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理模塊(11)包括OFDM解調(diào)電路(12)、DSP (13)和后均衡電路(14); OFDM解調(diào)電路(12)的輸入端和DSP (13)的通信信號(hào)輸入端均作為信號(hào)處理模塊(11)的輸入端，OFDM解調(diào)電路(12)的輸出端連接DSP (13)的解調(diào)信號(hào)輸入端，DSP (13)的明顯特征信號(hào)輸出端連接后均衡電路(14)的輸入端，后均衡電路(14)的輸出端連接DSP(13)的補(bǔ)償信號(hào)輸入端，DSP(13)的通信信號(hào)輸出端作為信號(hào)處理模塊(11)的輸出端。
【專利摘要】基于OFDM的LED可見光通信系統(tǒng)，涉及可見光通信技術(shù)。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有可見光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單導(dǎo)致通信速率低且抗干擾能力弱的問題。預(yù)均衡電路通過對(duì)器件和信道對(duì)系統(tǒng)帶來的失真進(jìn)行補(bǔ)償，從而擴(kuò)展LED陣列的響應(yīng)帶寬，OFDM調(diào)制電路充分利用現(xiàn)有帶寬提高傳輸速率，光電模塊將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，信號(hào)處理電路對(duì)輸入到電信號(hào)進(jìn)行處理后得到明顯特征信號(hào)，通信協(xié)議解決接發(fā)確認(rèn)機(jī)制、報(bào)文讀寫機(jī)制及時(shí)序匹配等問題，本發(fā)明以O(shè)FDM調(diào)制技術(shù)為基礎(chǔ)，以DSP數(shù)字信息處理技術(shù)為核心，提高了通信速率，預(yù)均衡電路和后均衡電路提高了系統(tǒng)抗干擾能力。本發(fā)明可用于LED的可見光通信。
【IPC分類】H04L27/26, H04B10/116
【公開號(hào)】CN105071856
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510505270
【發(fā)明人】王宏民, 王中杰, 薛萍, 劉貞周, 李冰
【申請(qǐng)人】哈爾濱理工大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月17日