一種可見光通信色分復(fù)用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可見光通信色分復(fù)用方法。設(shè)置一種積木式可見光通信色分復(fù)用實驗裝置，包括集光器、分光器、濾鏡、發(fā)射電路、接收電路。集光器由直角三棱鏡拼接組成。通過拼接，使得從不同入射邊入射的光信號，能夠匯聚成一束攜帶了多路單色光信號的混合光并發(fā)送出去。分光器由直角三棱鏡拼接組成。通過拼接，使得攜帶了多路信號的混合光入射進分光器一個直角三棱鏡入射的光信號，能夠從不同的面出射。各光信道的光信號波段不重疊，不同信道使用的不同通帶的濾鏡濾除波段不符的光。對于發(fā)送端的每一個濾鏡，在接收端都有一個同樣的濾鏡與之對應(yīng)。該方法是一種進行可見光通信學習和研究的新方法，所使用的裝置結(jié)構(gòu)簡單、原理清晰，便于實現(xiàn)。
【專利說明】一種可見光通信色分復(fù)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于可見光通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種可見光通信色分復(fù)用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]可見光通信(VLC:Visible Light Communication)技術(shù)把我們眼里的照明設(shè)備變成了無線通信工具，具有很強的抗電磁干擾能力、隱秘性好、安全性高、功耗低。與其他通信技術(shù)一樣，為了提高通信速度、質(zhì)量、距離等，在VLC中，我們也會研究采用到各種調(diào)制、解調(diào)的方法。ASK、FSK、PSK、OFDM、CDM、TDM、FDM等是常用于電磁波、激光、紅外等通信的數(shù)字調(diào)制方式，這些技術(shù)經(jīng)過多年的研究發(fā)展，而VLC作為一個新技術(shù)，信道復(fù)用方法都處于研究階段，為了更直觀的認識和理解可見光通信技術(shù)，尤其是色分復(fù)用、色分多址等技術(shù)的原理，需要提供一些方法和裝置。本發(fā)明就是提出一種積木式可見光通信色分復(fù)用方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種可見光通信色分復(fù)用方法，用于可見光通信中的色分復(fù)用、色分多址等研究。
[0004]具體步驟為:
(I)設(shè)置一種積木式可見光通信色分復(fù)用實驗裝置，由發(fā)射端和接收端組成，包括集光器、分光器、濾鏡、發(fā)射電路和接收電路。
[0005]所述集光器由不止一個直角三棱鏡拼接組成，兩個直角三棱鏡之間的拼接方法有兩種:兩個直角三棱鏡的兩個直角面拼接或者兩個直角三棱鏡的斜邊拼接；通過拼接，使得由兩個直角三棱鏡入射的光信號，能夠從同一個面出射。
[0006]所述分光器由不止一個直角三棱鏡拼接組成，兩個直角三棱鏡之間的拼接方法有兩種:兩個直角三棱鏡的兩個直角邊拼接或者兩個直角三棱鏡的斜邊拼接；通過拼接，使得由一個直角三棱鏡入射的光信號，能夠從不同的面出射。
[0007]所述濾鏡采用帶通濾鏡。
[0008]所述發(fā)射電路包括光發(fā)射器和調(diào)制驅(qū)動電路，光發(fā)射器采用發(fā)光二極管，用于發(fā)送無線調(diào)制光信號，調(diào)制驅(qū)動電路用于調(diào)制電信號，并根據(jù)調(diào)制信號驅(qū)動光發(fā)射器發(fā)出光信號。
[0009]所述接收電路包括光接收器和解調(diào)電路，光接收器采用光電二極管，用于接收發(fā)射電路發(fā)送的調(diào)制光信號，解調(diào)電路用于將接收到的光信號解調(diào)成原電信號。
[0010]所述發(fā)送端和接收端均有多路光信道，且一一對應(yīng)；在發(fā)送端，濾鏡用于濾除與發(fā)射光信號波段不同的光，僅保留需要發(fā)送波段的光信號，不同信道使用的濾鏡可通過的光波段不同；在接收端，濾鏡用于濾除與接收光信號波段不同的光，僅保留需要接收波段的光信號；發(fā)送端的各個濾鏡能夠通過光波的波長范圍沒有重疊；對于發(fā)送端的每一個濾鏡，在接收端都有一個同樣的濾鏡與之對應(yīng)。
[0011](2)開啟步驟(I)設(shè)置的積木式可見光通信色分復(fù)用實驗裝置，在發(fā)送端和接收端，有多路光信道，各路光信道所覆蓋的光波長范圍不同，且不重疊；在發(fā)送端，發(fā)射電路的調(diào)制驅(qū)動電路將電信號做調(diào)制，并根據(jù)信號驅(qū)動光發(fā)射器發(fā)出無線調(diào)制光信號；在發(fā)送端，將各路信號分別加載在不同路的混合光中，然后由濾鏡濾除與對應(yīng)光信道不同波長的光，各路經(jīng)過過濾的單色光信號分別從不同的直角邊入射進集光器，各路單色光信號通過集光器后匯聚成一束攜帶了多路單色光信號的混合光并發(fā)送出去；在接收端，攜帶了多路信號的混合光入射進分光器，混合光在分光器的不同的直角邊出射，在不同的出射邊有不同的濾鏡，濾鏡濾除與對應(yīng)光信道不同波長的光；在接收端，接收電路由光接收器接收分光器后每個濾鏡過濾后的光信號，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，再由解調(diào)電路將接收轉(zhuǎn)換后的電信號解調(diào)成原電信號。
[0012]本發(fā)明的可見光通信色分復(fù)用方法是一種進行可見光通信學習和研究的新方法，尤其用于對不同顏色、不同波長的光進行多路復(fù)用、多址編碼等編碼調(diào)制技術(shù)進行研究，只需通過增減直角三棱鏡和相應(yīng)波長的濾鏡，就能夠增減光路；所使用的裝置結(jié)構(gòu)簡單、原理清晰，便于實現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實施例1中使用的積木式可見光通信色分復(fù)用實驗裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0014]圖中標記:1-發(fā)射端；2_接收端；3_發(fā)射控制電路；4_調(diào)制驅(qū)動電路；5_光發(fā)射器；6-濾鏡；7_接收控制電路；8_解調(diào)電路；9_光接收器；10-分光器；11-編碼調(diào)制電信號；12-調(diào)制白光信號；13_單色光信號；14-混合光信號；15-集光器。
[0015]圖2為本發(fā)明實施例2中使用的積木式可見光通信色分復(fù)用實驗裝置的集光器的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0016]圖3為本發(fā)明實施例2中使用的積木式可見光通信色分復(fù)用實驗裝置的分光器的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0017]圖4為本發(fā)明實施例3中使用的積木式可見光通信色分復(fù)用實驗裝置的集光器的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0018]圖5為本發(fā)明實施例3中使用的積木式可見光通信色分復(fù)用實驗裝置的分光器的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0019]圖中標記:TPl, TP2, TP3, TP4, TP5, TP6, TP7, TP8, TP9, ΤΡΙΟ, ΤΡ11, TP12,TP13, TP14, TP15, TP16是直角三棱鏡；LSI, LS2，LS3，LS4，LS5是兩路單色光信號；LS1+2是LSl和LS2的混合光信號；LS1+2+3+4+5是LSI，LS2, LS3, LS4, LS5的混合光信號；BLS1，BLS2是復(fù)合白光信號；BPF1，BPF2, BPF3, BPF4, BPF5是帶通濾鏡。
[0020]圖6為本發(fā)明實施例2得到的一個測試波形圖。
[0021]圖7為本發(fā)明實施例2得到的一個測試波形圖。
【具體實施方式】
[0022]實施例1:
本實施例使用的裝置的結(jié)構(gòu)原理圖見附圖1。
[0023](I)設(shè)置一個積木式可見光通信色分復(fù)用裝置，由發(fā)射端I和接收端2組成，包括集光器15、分光器10、濾鏡組6、發(fā)射電路和接收電路。
[0024]所述發(fā)射電路包括光發(fā)射器5和調(diào)制驅(qū)動電路4，光發(fā)射器5采用發(fā)光二極管，用于發(fā)送無線調(diào)制白光信號12，調(diào)制驅(qū)動電路4用于產(chǎn)生編碼調(diào)制電信號11，并根據(jù)調(diào)制電信號11驅(qū)動光發(fā)射器5發(fā)出編制白光信號12。
[0025]所述接收電路包括光接收器9和解調(diào)電路8，光接收器9采用光電二極管，用于接收發(fā)射端I發(fā)送的調(diào)制混合光信號14，并轉(zhuǎn)換成電信號，解調(diào)電路8用于將光接收器9接收并轉(zhuǎn)換的電信號解調(diào)成原電信號。
[0026]在發(fā)送端1，濾鏡6用于濾除與發(fā)射光信號波段不同的光，僅保留需要發(fā)送波段的光信號。
[0027]在接收端2，濾鏡6用于濾除與接收光信號波段不同的光，僅保留需要接收波段的光信號。
[0028]濾鏡6有N路不同通帶的帶通濾鏡，每個帶通濾鏡可通過的光波段不重疊。
[0029](2)開啟步驟(I)設(shè)置的積木式可見光通信色分復(fù)用實驗裝置，發(fā)射端，發(fā)射控制電路3將需要發(fā)送的信息發(fā)送至調(diào)制驅(qū)動電路4，調(diào)制驅(qū)動電路4用于產(chǎn)生N (N大于I)路調(diào)制電信號11，并根據(jù)調(diào)制電信號11驅(qū)動光發(fā)射器5發(fā)出N路調(diào)制白光信號12 ;光發(fā)射器5用于發(fā)送N路無線調(diào)制白光信號12 ;N路無線調(diào)制白光信號12經(jīng)過濾鏡組6過濾成N路波段不重疊的單色光信號13 ;N路單色光信號13進入集光器混合成I路混合光信號14，再發(fā)送出去；接收端，混合光信號14進入分光器10，分光器10將混合光信號14分成N路；N路混合光信號14，經(jīng)過濾鏡組6過濾成N路波段不重疊的單色光信號13 ；N路單色光信號13由光接收器9接收，并轉(zhuǎn)換成N路電信號；解調(diào)電路對N路信號進行解調(diào)，還原成原始信息，并發(fā)送給接收控制電路7。
[0030]實施例2:
本實施例是本發(fā)明的一個兩路信道復(fù)用方法的例子。本實施例中所用的積木式可見光通信色分復(fù)用實驗裝置的結(jié)構(gòu)原理圖同實施例1，見附圖1。
[0031]發(fā)送端I的兩路光信道能夠通過光波的波長范圍沒有重疊，在接收端2也有濾鏡BPFU BPF2與之對應(yīng)。
[0032]濾鏡6包括濾鏡BPFl和BPF2。
[0033]發(fā)射電路包括光發(fā)射器5和調(diào)制驅(qū)動電路4，光發(fā)射器5用于發(fā)送無線調(diào)制復(fù)合白光信號BLSl和BLS2。調(diào)制驅(qū)動電路4用于調(diào)制電信號，并根據(jù)調(diào)制信號驅(qū)動光發(fā)射器5發(fā)出光信號。
[0034]接收電路包括光接收器9和解調(diào)電路8，光接收器9用于接收發(fā)射端發(fā)送的調(diào)制光信號，解調(diào)電路8用于將接收到的光信號解調(diào)成原電信號。
[0035]在發(fā)送端1，濾鏡BPFl和BPF2將用于濾除兩路復(fù)合白光信號BLSl、BLS2是與發(fā)射光信道波段不同的光，僅保留兩路單色光信號LS1、LS2。
[0036]在接收端2，濾鏡BPF1、BPF2用于在兩路光信道濾除與接收信道光信號波段不同的光，僅保留需要接收波段的單色光信號LSl和LS2。
[0037]其中，本實施例中的集光器、分光器的結(jié)構(gòu)及工作原理如下:
TPl, TP2, TP3, TP4是四個直角三棱鏡；LSI，LS2是兩路單色光信號；LS1+2是LSI和LS2的混合光信號；BLS1、BLS2是兩路復(fù)合白光信號；BPF1，BPF2是兩個帶通濾鏡，BPFl和BPF2可通過的光波段不重合。
[0038]集光器15由兩個直角三棱鏡TP1、TP2拼接組成；兩個直角三棱鏡的斜邊相拼接；通過拼接，使得分別由直角三棱鏡TPl入射的光信號LSl和直角三棱鏡TP2入射的光信號LS2，能夠從同一個面出射。
[0039]分光器由兩個直角三棱鏡TP3、TP4拼接組成；兩個直角三棱鏡的斜邊相拼接；通過拼接，使得由直角三棱鏡入射TP4的光信號LS1+2，能夠從不同的面出射。
[0040]復(fù)合白光信號BLSl經(jīng)過帶通濾鏡BPFl，濾成單色光信號LSl ;復(fù)合白光信號BLS2經(jīng)過帶通濾鏡BPF2，濾成單色光信號LS2 ;LS1、LS2經(jīng)過棱鏡集光器，在出射面形成一束混合光束LS1+2。
[0041]攜帶了單色光信號LS1、LS2的混合光LS1+2由分光器的入射面進入分光器，并分成兩路混合光LS1+2由不同的出射面出射；出射面的帶通濾鏡BPF1、BPF2對混合光LS1+2進行過濾后再得到單色光信號LS1、LS2。
[0042]在發(fā)送端，兩路光信道，兩路光信道所覆蓋的光波長范圍不同，且不重疊，即單色光信號LS1、LS2的光波段不重疊。
[0043]首先由發(fā)射電路的調(diào)制驅(qū)動電路將電信號做調(diào)制，并根據(jù)調(diào)制信號驅(qū)動光發(fā)射器發(fā)出無線調(diào)制白光信號；復(fù)合白光信號BLSl經(jīng)過帶通濾鏡BPFl，濾成單色光信號LSl ;復(fù)合白光信號BLS2經(jīng)過帶通濾鏡BPF2，濾成單色光信號LS2 ;單色光信號LS1、LS2分別從TPl和TP2的直角邊入射進集光器；兩路單色光信號通過集光器后匯聚成一束攜帶了兩路單色光信號的混合光LS1+2并發(fā)送出去。
[0044]在接收端，攜帶了兩路光信號的LS1+2夾雜著其他外界環(huán)境光入射進分光器，混合光經(jīng)分光器后，分成兩路分別從TP3、TP4的一個直角邊出射，在直角三棱鏡ΤΡ3和ΤΡ4的出射邊分別有濾鏡BPF1、BPF2，濾鏡BPF1、BPF2濾除與對應(yīng)光信道不同波長的光，分別保留下 LSl 和 LS2。
[0045]接收電路由光接收器9接收分光器10后兩個濾鏡過濾后的光信號LSl和LS2，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，再由解調(diào)電路8將接收轉(zhuǎn)換后的電信號解調(diào)成原電信號。
[0046]本實施例的示波器測試波形如圖6和圖7，LSl+2是兩路單色光信號LSl和LS2的混合光信號。
[0047]實施例3:
本實施例是本發(fā)明的可見光通信色分復(fù)用方法的一個5路信道復(fù)用通信的集光器和分光器的實施例。
[0048]集光器由8個直角三棱鏡拼接組成，兩個直角三棱鏡之間的拼接方法有兩種:1、兩個直角三棱鏡的兩個直角面拼接；2、兩個直角三棱鏡的斜邊拼接；通過拼接，使得由兩個直角三棱鏡入射的光信號，能夠從同一個面出射；直角三棱鏡TP1、TP2、TP3、TP4、TP5、TP6、TP7、TP8，按如圖4方式拼接，構(gòu)成一個集光器。
[0049]分光器由8個直角三棱鏡拼接組成；兩個直角三棱鏡之間的拼接方法有兩種:1、兩個直角三棱鏡的兩個直角邊拼接；2、兩個直角三棱鏡的斜邊拼接；通過拼接，使得由一個直角三棱鏡入射的光信號，能夠從不同的面出射；直角三棱鏡TP9、ΤΡΙΟ、TPlU TP12、TP13、TP14、TP15、TP16，按如圖5方式拼接，構(gòu)成一個分光器。
[0050]LSI, LS2，LS3，LS4，LS5是5路單色光，各單色光的波長無重疊。LSI，LS2，LS3，LS4，LS5是發(fā)送端5路調(diào)制白光信號分別經(jīng)BPF1、BPF2、BPF3、BPF4、BPF5過濾的5路單色光，分別從TP2、TPl、TP5、TP6、TP7的一個直角邊入射進集光器，再在TP7的另一個直角邊混合成混合光信號LS1+2+3+4+5從集光器發(fā)送出去。
[0051]夾雜了外部環(huán)境光的混合光信號LS1+2+3+4+5，從TP9的一個直角邊入射，再分成5路從TP9的另個直角邊以及TP15、TP16、TP14、TP13的一個直角邊從分光器出射，并由BPF1、BPF2、BPF3、BPF4、BPF5 濾成單色光信號 LSI，LS2, LS3, LS4, LS5 是 5 路單色光。
【權(quán)利要求】
1.一種可見光通信色分復(fù)用方法，其特征在于具體步驟為: (1)設(shè)置一種積木式可見光通信色分復(fù)用實驗裝置，由發(fā)射端和接收端組成，包括集光器、分光器、濾鏡、發(fā)射電路和接收電路； 所述集光器由不止一個直角三棱鏡拼接組成，兩個直角三棱鏡之間的拼接方法有兩種:兩個直角三棱鏡的兩個直角面拼接或者兩個直角三棱鏡的斜邊拼接；通過拼接，使得由兩個直角三棱鏡入射的光信號，能夠從同一個面出射； 所述分光器由不止一個直角三棱鏡拼接組成，兩個直角三棱鏡之間的拼接方法有兩種:兩個直角三棱鏡的兩個直角邊拼接或者兩個直角三棱鏡的斜邊拼接；通過拼接，使得由一個直角三棱鏡入射的光信號，能夠從不同的面出射； 所述濾鏡采用帶通濾鏡； 所述發(fā)射電路包括光發(fā)射器和調(diào)制驅(qū)動電路，光發(fā)射器采用發(fā)光二極管，用于發(fā)送無線調(diào)制光信號，調(diào)制驅(qū)動電路用于調(diào)制電信號，并根據(jù)調(diào)制信號驅(qū)動光發(fā)射器發(fā)出光信號; 所述接收電路包括光接收器和解調(diào)電路，光接收器采用光電二極管，用于接收發(fā)射電路發(fā)送的調(diào)制光信號，解調(diào)電路用于將接收到的光信號解調(diào)成原電信號； 所述發(fā)送端和接收端均有多路光信道，且一一對應(yīng)；在發(fā)送端，濾鏡用于濾除與發(fā)射光信號波段不同的光，僅保留需要發(fā)送波段的光信號，不同信道使用的濾鏡可通過的光波段不同；在接收端，濾鏡用于濾除與接收光信號波段不同的光，僅保留需要接收波段的光信號；發(fā)送端的各個濾鏡能夠通過光波的波長范圍沒有重疊；對于發(fā)送端的每一個濾鏡，在接收端都有一個同樣的濾鏡與之對應(yīng)； (2)開啟步驟(I)設(shè)置的積木式可見光通信色分復(fù)用實驗裝置，在發(fā)送端和接收端，有多路光信道，各路光信道所覆蓋的光波長范圍不同，且不重疊；在發(fā)送端，發(fā)射電路的調(diào)制驅(qū)動電路將電信號做調(diào)制，并根據(jù)信號驅(qū)動光發(fā)射器發(fā)出無線調(diào)制光信號；在發(fā)送端，將各路信號分別加載在不同路的混合光中，然后由濾鏡濾除與對應(yīng)光信道不同波長的光，各路經(jīng)過過濾的單色光信號分別從不同的直角邊入射進集光器，各路單色光信號通過集光器后匯聚成一束攜帶了多路單色光信號的混合光并發(fā)送出去；在接收端，攜帶了多路信號的混合光入射進分光器，混合光在分光器的不同的直角邊出射，在不同的出射邊有不同的濾鏡，濾鏡濾除與對應(yīng)光信道不同波長的光；在接收端，接收電路由光接收器接收分光器后每個濾鏡過濾后的光信號，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，再由解調(diào)電路將接收轉(zhuǎn)換后的電信號解調(diào)成原電信號。
【文檔編號】H04B10/116GK103929248SQ201410170891
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月27日
【發(fā)明者】鄧健志 申請人:桂林理工大學