可见光多选4+1路混合光mimo通信收发装置的制造方法

文档序号:9846422阅读:652来源:国知局
可见光多选4+1路混合光mimo通信收发装置的制造方法
【技术领域】
[00011 本发明属于光通信技术领域,特别涉及一种可见光多选4+1路混合光MMO通信收 发装置。
【背景技术】
[0002] 可见光通信是利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信 号来传输信息的,将高速因特网的电线装置连接在照明装置上,插入电源插头即可使用。
[0003] 多输入多输出技术(Multiple-Input Multiple-Output,ΜΙΜΟ)是指在发射端和接 收端分别使用多个发射天线和接收天线,使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接 收,从而改善通信质量。它能充分利用空间资源,通过多个天线实现多发多收,在不增加频 谱资源和天线发射功率的情况下,可以成倍的提高系统信道容量,显示出明显的优势。同 时,还可以一定程度上提高通信的安全性。
[0004] 隐蔽信道是相对于公开信道而言的,公开信道用于传输公开的信息,而隐蔽信道 则采用特殊的方式,在公开信道的掩护下,用于传输秘密信息。隐蔽信道的重点是对通信本 身的隐藏。
[0005] 在一个数字通信系统或者一个计算机系统中,数据一般都是以字节为最小单位出 现,因此在数据传输、通信中,每次收发半个字节的4位二进制数,给数据处理过程带来了不 少便利。
[0006] 本发明借鉴了无线射频通信的MMO技术,利用了可见光通信的技术特点,提出了 一种可见光多选4+1路混合光MIMO通信收发装置。

【发明内容】

[0007] 本发明的目的是提供一种可见光多选4+1路混合光MBTO通信收发装置。
[0008] 一种可见光多选4+1路混合光MMO通信收发装置,该装置包括发射端和接收端,发 射端包括发射控制器、编码器、发射时钟、选频器、驱动器和光发射天线组,光发射天线组含 有η个光发射天线,每一个光发射天线都包含发射滤镜和LED;接收端包括接收控制器、解码 器、接收时钟、分频器、判决器和光接收天线组;光接收天线组含有η个光接收天线,每一个 光接收天线都包含接收滤镜和光电接收器;其中,η为大于或者等于5的自然数。
[0009] 发射控制器分别与编码器、选频器和发射时钟电连接;光发射天线组分别与选频 器和驱动器电连接;驱动器与发射时钟电连接。
[0010] 接收控制器分别与解码器、分频器和接收时钟电连接;光接收天线组分别与分频 器、判决器电连接;判决器与接收时钟电连接。
[0011]发射滤镜和接收滤镜都采用带通滤镜。带通滤镜只能通过某个波长范围内的光, 带通滤镜用于滤除掉这个波长范围以外的光。光发射天线和光接收天线的光信号通带,取 决于所使用的带通滤镜的通带范围,即取决于带通滤镜可通过的光波长范围。
[0012]光发射天线组满足条件:第1个光发射天线的光信号通带包括可见光范围,第n-m 个、第η个光发射天线的光信号通带都是第1个的子集,且第n-m个、第η个的各光发射天线的 光信号通带没有交集。m为小于η且大于O的自然数,且n-m不等于1。
[0013]发射控制器,用于从外部设备获取数据,并将获取的数据按照4位二进制一组进行 分组,再将分组的数据输出到编码器;向选频器发出选频指令,选择当前数据发送所采用的 光发射天线;给发射时钟发送驱动时钟指令,确定发射端发送光信号的速度。
[0014] 选频指令,用于指示选频器,选择当前数据发送应采用的光发射天线。
[0015] 驱动时钟指令,用于指示发射时钟,驱动光发射天线发射光信号应采用的驱动时 钟周期。
[0016] 发射时钟,用于根据驱动时钟指令,确定发射端发送光信号的速度;接收发射控制 器的驱动时钟指令,并给驱动器提供驱动光发射天线发射光信号的时钟信号;时钟信号为 一段占空比为50%的方波信号,方波的频率根据发射控制器的驱动时钟指令决定。
[0017] 编码器,将一个由发射控制器输入的4位二进制数,并编码成一组5个的4位二进制 数,再输出这5个4位二进制数。
[0018] 选频器,用于根据选频指令,提供选频序列,并根据选频序列,在η个光发射天线中 选择第1个光发射天线为第1路通信线路和剩余η-1个光发射天线中的任意4个光发射天线 作为通?目的第2路、第3路、第4路、第5路通彳目线路。
[0019] 驱动器,用于根据编码器输出的5个4位二进制数的' Γ和'0 '信号,以及选频器选 择的5路通信线路,用这5个4位二进制数分别驱动选频器选择的5路通信线路上的光发射天 线,以LED亮度不同的两种状态分别表示"Γ和"0"。
[0020] 驱动器,将编码器输出的一组5个4位二进制数,分别用于驱动由选频器选择的5路 光发射天线;在用每个由编码器输入的4位二进制数驱动光发射天线时,根据发射时钟提供 的时钟信号,将这个4位二进制数按照自左到右的顺序,每一个时钟周期输出一位,依次用 于驱动LED。
[0021] 驱动器,驱动LED用亮度不同的两种状态分别表示"Γ和"0",同时还要保证驱动 LED发出的光信号的光强度还满足:对于5路通信线路在发射端的5个发射天线发出的光信 号"Γ在到达接收端时的光强度保持一致,发出的光信号"0"在到达接收端时的光强度也保 持一致。
[0022] 光发射天线,用于在驱动器控制下,用LED亮度不同的两种状态变化,产生光信号, 并经过发射滤镜过滤后,以某一个波长范围的光信号发送出去。
[0023]光接收天线,用于接收来自发射端发出的光信号。
[0024] 光接收天线组满足条件:每个光接收天线的光信号通带都不同。第1个光接收天线 的光信号通带包括可见光范围,第n-m个、第η个光接收天线的光信号通带都是第1个的子 集,且第n-m个、第η个的各光接收天线的光信号通带没有交集。同时,第1个光接收天线的光 信号通带,又是第1个发射滤镜光信号通带的子集,第n-m个光接收天线的光信号通带,又是 第n-m个发射滤镜信号通带的子集,第η个光接收天线的光信号通带,又是第η个发射滤镜光 信号通带的子集。
[0025] 分频器,用于根据分频指令提供选频序列,并根据选频序列,在η个光接收天线中 选择第1个光接收天线为第1路通信线路和剩余η-1个光接收天线中的任意4个光接收天线 作为通信的第2路、第3路、第4路、第5路通信线路。使得接收端选用的5个光接收天线所覆盖 的光信号通带能分别与5个光发射天线的光信号通带对应。接收端的第1路通信线路的光接 收天线能接收到发射端的第1路、第2路、第3路、第4路、第5路通信线路的5个光发射天线发 送的光信号。接收端的第2路通信线路的光接收天线的能接收到发射端的第1路、第2路通信 线路的2个光发射天线发送的光信号。接收端的第3路通信线路的光接收天线的能接收到发 射端的第1路、第3路通信线路的2个光发射天线发送的光信号。接收端的第4路通信线路的 光接收天线的能接收到发射端的第1路、第4路通信线路的2个光发射天线发送的光信号。接 收端的第5路通信线路的光接收天线的能接收到发射端的第1路、第5路通信线路的2个光发 射天线发送的光信号。
[0026] 光电接收器,用于接收经接收滤镜过滤后的光信号,并转换成模拟电信号输出。
[0027] 接收时钟,用于根据判决时钟指令,给判决器提供对光电接收器输出的电信号进 行采样判决的判决时钟信号。在发射端和接收端同步前,为判决器提供接收时钟可以达到 的最快的时钟;当同步完成之后,根据接收控制器的时钟指令,为判决器提供判决时钟。
[0028] 判决器,用于接收光电接收器输出的模拟电信号,并转换为数字信号输出,对于每 个光电接收器,都可以在每一个接收时钟周期,输出一个判决的数字信号。
[0029] 解码器,用于将判决器输出的数字信号还原成一组5个的4位数,并将该5个的4位 数解码成一个4位二进制数,并输出。
[0030] 接收控制器,用于将解码器的输出还原成原数据,并将接收并还原出的原数据输 出到外部设备;给接收时钟提供判决时钟指令,给分频器输出分频指令。
[0031] 判决时钟指令,用于指示接收时钟,确定判决器采样判决输出数字信号应采用的 判决时钟。
[0032] 分频指令,用于为分频器确定应采用的选频序列。
[0033] 发射端和接收端,采用的是同样的选频序列。发射端和接收端在通信时,每发送X 组数据后,就改变一个选频序列,根据选频序列,更换第2路、第3路、第4路、第5路通信线路 所选用的光发射天线和光接收天线。X为大于〇的自然数。
[0034] 编码器和解码器的编解码规则,详见表1。表格的第一行为各列的列号,第一列为 各行的行号。
[0035] 表1编解码规则
[0037] 表1中的Bin列为发射控制器转换后输入到编码器的16个4位二进制,Hex列为Bin 列所对应的16进制数。编码器将Bin列的每个4位二进制数编码成表1中相应行的SI列、S2 列、S3列、S4列、S5列的5个4位二进制,Sl列、S2列、S3列、S4列、S5列的5列的数值分别用作驱 动器驱动5路通信线路的信号输出。Sl列的数值用于驱动第1路通信线路上的第1个光发射 天线的LED;S2列、S3列、S4列、S5列的数值,则分别用
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