一种可见光通信色分复用方法
【专利摘要】本发明公开了一种可见光通信色分复用方法。设置一种积木式可见光通信色分复用实验装置，包括集光器、分光器、滤镜、发射电路、接收电路。集光器由直角三棱镜拼接组成。通过拼接，使得从不同入射边入射的光信号，能够汇聚成一束携带了多路单色光信号的混合光并发送出去。分光器由直角三棱镜拼接组成。通过拼接，使得携带了多路信号的混合光入射进分光器一个直角三棱镜入射的光信号，能够从不同的面出射。各光信道的光信号波段不重叠，不同信道使用的不同通带的滤镜滤除波段不符的光。对于发送端的每一个滤镜，在接收端都有一个同样的滤镜与之对应。该方法是一种进行可见光通信学习和研究的新方法，所使用的装置结构简单、原理清晰，便于实现。
【专利说明】一种可见光通信色分复用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于可见光通信【技术领域】，特别涉及一种可见光通信色分复用方法。
【背景技术】
[0002]可见光通信(VLC:Visible Light Communication)技术把我们眼里的照明设备变成了无线通信工具，具有很强的抗电磁干扰能力、隐秘性好、安全性高、功耗低。与其他通信技术一样，为了提高通信速度、质量、距离等，在VLC中，我们也会研究采用到各种调制、解调的方法。ASK、FSK、PSK、OFDM、CDM、TDM、FDM等是常用于电磁波、激光、红外等通信的数字调制方式，这些技术经过多年的研究发展，而VLC作为一个新技术，信道复用方法都处于研究阶段，为了更直观的认识和理解可见光通信技术，尤其是色分复用、色分多址等技术的原理，需要提供一些方法和装置。本发明就是提出一种积木式可见光通信色分复用方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种可见光通信色分复用方法，用于可见光通信中的色分复用、色分多址等研究。
[0004]具体步骤为:
(I)设置一种积木式可见光通信色分复用实验装置，由发射端和接收端组成，包括集光器、分光器、滤镜、发射电路和接收电路。
[0005]所述集光器由不止一个直角三棱镜拼接组成，两个直角三棱镜之间的拼接方法有两种:两个直角三棱镜的两个直角面拼接或者两个直角三棱镜的斜边拼接；通过拼接，使得由两个直角三棱镜入射的光信号，能够从同一个面出射。
[0006]所述分光器由不止一个直角三棱镜拼接组成，两个直角三棱镜之间的拼接方法有两种:两个直角三棱镜的两个直角边拼接或者两个直角三棱镜的斜边拼接；通过拼接，使得由一个直角三棱镜入射的光信号，能够从不同的面出射。
[0007]所述滤镜采用带通滤镜。
[0008]所述发射电路包括光发射器和调制驱动电路，光发射器采用发光二极管，用于发送无线调制光信号，调制驱动电路用于调制电信号，并根据调制信号驱动光发射器发出光信号。
[0009]所述接收电路包括光接收器和解调电路，光接收器采用光电二极管，用于接收发射电路发送的调制光信号，解调电路用于将接收到的光信号解调成原电信号。
[0010]所述发送端和接收端均有多路光信道，且一一对应；在发送端，滤镜用于滤除与发射光信号波段不同的光，仅保留需要发送波段的光信号，不同信道使用的滤镜可通过的光波段不同；在接收端，滤镜用于滤除与接收光信号波段不同的光，仅保留需要接收波段的光信号；发送端的各个滤镜能够通过光波的波长范围没有重叠；对于发送端的每一个滤镜，在接收端都有一个同样的滤镜与之对应。
[0011](2)开启步骤(I)设置的积木式可见光通信色分复用实验装置，在发送端和接收端，有多路光信道，各路光信道所覆盖的光波长范围不同，且不重叠；在发送端，发射电路的调制驱动电路将电信号做调制，并根据信号驱动光发射器发出无线调制光信号；在发送端，将各路信号分别加载在不同路的混合光中，然后由滤镜滤除与对应光信道不同波长的光，各路经过过滤的单色光信号分别从不同的直角边入射进集光器，各路单色光信号通过集光器后汇聚成一束携带了多路单色光信号的混合光并发送出去；在接收端，携带了多路信号的混合光入射进分光器，混合光在分光器的不同的直角边出射，在不同的出射边有不同的滤镜，滤镜滤除与对应光信道不同波长的光；在接收端，接收电路由光接收器接收分光器后每个滤镜过滤后的光信号，并转换成相应的电信号，再由解调电路将接收转换后的电信号解调成原电信号。
[0012]本发明的可见光通信色分复用方法是一种进行可见光通信学习和研究的新方法，尤其用于对不同颜色、不同波长的光进行多路复用、多址编码等编码调制技术进行研究，只需通过增减直角三棱镜和相应波长的滤镜，就能够增减光路；所使用的装置结构简单、原理清晰，便于实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例1中使用的积木式可见光通信色分复用实验装置的结构原理图。
[0014]图中标记:1-发射端；2_接收端；3_发射控制电路；4_调制驱动电路；5_光发射器；6-滤镜；7_接收控制电路；8_解调电路；9_光接收器；10-分光器；11-编码调制电信号；12-调制白光信号；13_单色光信号；14-混合光信号；15-集光器。
[0015]图2为本发明实施例2中使用的积木式可见光通信色分复用实验装置的集光器的结构原理图。
[0016]图3为本发明实施例2中使用的积木式可见光通信色分复用实验装置的分光器的结构原理图。
[0017]图4为本发明实施例3中使用的积木式可见光通信色分复用实验装置的集光器的结构原理图。
[0018]图5为本发明实施例3中使用的积木式可见光通信色分复用实验装置的分光器的结构原理图。
[0019]图中标记:TPl, TP2, TP3, TP4, TP5, TP6, TP7, TP8, TP9, ΤΡΙΟ, ΤΡ11, TP12,TP13, TP14, TP15, TP16是直角三棱镜；LSI, LS2，LS3，LS4，LS5是两路单色光信号；LS1+2是LSl和LS2的混合光信号；LS1+2+3+4+5是LSI，LS2, LS3, LS4, LS5的混合光信号；BLS1，BLS2是复合白光信号；BPF1，BPF2, BPF3, BPF4, BPF5是带通滤镜。
[0020]图6为本发明实施例2得到的一个测试波形图。
[0021]图7为本发明实施例2得到的一个测试波形图。
【具体实施方式】
[0022]实施例1:
本实施例使用的装置的结构原理图见附图1。
[0023](I)设置一个积木式可见光通信色分复用装置，由发射端I和接收端2组成，包括集光器15、分光器10、滤镜组6、发射电路和接收电路。
[0024]所述发射电路包括光发射器5和调制驱动电路4，光发射器5采用发光二极管，用于发送无线调制白光信号12，调制驱动电路4用于产生编码调制电信号11，并根据调制电信号11驱动光发射器5发出编制白光信号12。
[0025]所述接收电路包括光接收器9和解调电路8，光接收器9采用光电二极管，用于接收发射端I发送的调制混合光信号14，并转换成电信号，解调电路8用于将光接收器9接收并转换的电信号解调成原电信号。
[0026]在发送端1，滤镜6用于滤除与发射光信号波段不同的光，仅保留需要发送波段的光信号。
[0027]在接收端2，滤镜6用于滤除与接收光信号波段不同的光，仅保留需要接收波段的光信号。
[0028]滤镜6有N路不同通带的带通滤镜，每个带通滤镜可通过的光波段不重叠。
[0029](2)开启步骤(I)设置的积木式可见光通信色分复用实验装置，发射端，发射控制电路3将需要发送的信息发送至调制驱动电路4，调制驱动电路4用于产生N (N大于I)路调制电信号11，并根据调制电信号11驱动光发射器5发出N路调制白光信号12 ;光发射器5用于发送N路无线调制白光信号12 ;N路无线调制白光信号12经过滤镜组6过滤成N路波段不重叠的单色光信号13 ;N路单色光信号13进入集光器混合成I路混合光信号14，再发送出去；接收端，混合光信号14进入分光器10，分光器10将混合光信号14分成N路；N路混合光信号14，经过滤镜组6过滤成N路波段不重叠的单色光信号13 ；N路单色光信号13由光接收器9接收，并转换成N路电信号；解调电路对N路信号进行解调，还原成原始信息，并发送给接收控制电路7。
[0030]实施例2:
本实施例是本发明的一个两路信道复用方法的例子。本实施例中所用的积木式可见光通信色分复用实验装置的结构原理图同实施例1，见附图1。
[0031]发送端I的两路光信道能够通过光波的波长范围没有重叠，在接收端2也有滤镜BPFU BPF2与之对应。
[0032]滤镜6包括滤镜BPFl和BPF2。
[0033]发射电路包括光发射器5和调制驱动电路4，光发射器5用于发送无线调制复合白光信号BLSl和BLS2。调制驱动电路4用于调制电信号，并根据调制信号驱动光发射器5发出光信号。
[0034]接收电路包括光接收器9和解调电路8，光接收器9用于接收发射端发送的调制光信号，解调电路8用于将接收到的光信号解调成原电信号。
[0035]在发送端1，滤镜BPFl和BPF2将用于滤除两路复合白光信号BLSl、BLS2是与发射光信道波段不同的光，仅保留两路单色光信号LS1、LS2。
[0036]在接收端2，滤镜BPF1、BPF2用于在两路光信道滤除与接收信道光信号波段不同的光，仅保留需要接收波段的单色光信号LSl和LS2。
[0037]其中，本实施例中的集光器、分光器的结构及工作原理如下:
TPl, TP2, TP3, TP4是四个直角三棱镜；LSI，LS2是两路单色光信号；LS1+2是LSI和LS2的混合光信号；BLS1、BLS2是两路复合白光信号；BPF1，BPF2是两个带通滤镜，BPFl和BPF2可通过的光波段不重合。
[0038]集光器15由两个直角三棱镜TP1、TP2拼接组成；两个直角三棱镜的斜边相拼接；通过拼接，使得分别由直角三棱镜TPl入射的光信号LSl和直角三棱镜TP2入射的光信号LS2，能够从同一个面出射。
[0039]分光器由两个直角三棱镜TP3、TP4拼接组成；两个直角三棱镜的斜边相拼接；通过拼接，使得由直角三棱镜入射TP4的光信号LS1+2，能够从不同的面出射。
[0040]复合白光信号BLSl经过带通滤镜BPFl，滤成单色光信号LSl ;复合白光信号BLS2经过带通滤镜BPF2，滤成单色光信号LS2 ;LS1、LS2经过棱镜集光器，在出射面形成一束混合光束LS1+2。
[0041]携带了单色光信号LS1、LS2的混合光LS1+2由分光器的入射面进入分光器，并分成两路混合光LS1+2由不同的出射面出射；出射面的带通滤镜BPF1、BPF2对混合光LS1+2进行过滤后再得到单色光信号LS1、LS2。
[0042]在发送端，两路光信道，两路光信道所覆盖的光波长范围不同，且不重叠，即单色光信号LS1、LS2的光波段不重叠。
[0043]首先由发射电路的调制驱动电路将电信号做调制，并根据调制信号驱动光发射器发出无线调制白光信号；复合白光信号BLSl经过带通滤镜BPFl，滤成单色光信号LSl ;复合白光信号BLS2经过带通滤镜BPF2，滤成单色光信号LS2 ;单色光信号LS1、LS2分别从TPl和TP2的直角边入射进集光器；两路单色光信号通过集光器后汇聚成一束携带了两路单色光信号的混合光LS1+2并发送出去。
[0044]在接收端，携带了两路光信号的LS1+2夹杂着其他外界环境光入射进分光器，混合光经分光器后，分成两路分别从TP3、TP4的一个直角边出射，在直角三棱镜ΤΡ3和ΤΡ4的出射边分别有滤镜BPF1、BPF2，滤镜BPF1、BPF2滤除与对应光信道不同波长的光，分别保留下 LSl 和 LS2。
[0045]接收电路由光接收器9接收分光器10后两个滤镜过滤后的光信号LSl和LS2，并转换成相应的电信号，再由解调电路8将接收转换后的电信号解调成原电信号。
[0046]本实施例的示波器测试波形如图6和图7，LSl+2是两路单色光信号LSl和LS2的混合光信号。
[0047]实施例3:
本实施例是本发明的可见光通信色分复用方法的一个5路信道复用通信的集光器和分光器的实施例。
[0048]集光器由8个直角三棱镜拼接组成，两个直角三棱镜之间的拼接方法有两种:1、两个直角三棱镜的两个直角面拼接；2、两个直角三棱镜的斜边拼接；通过拼接，使得由两个直角三棱镜入射的光信号，能够从同一个面出射；直角三棱镜TP1、TP2、TP3、TP4、TP5、TP6、TP7、TP8，按如图4方式拼接，构成一个集光器。
[0049]分光器由8个直角三棱镜拼接组成；两个直角三棱镜之间的拼接方法有两种:1、两个直角三棱镜的两个直角边拼接；2、两个直角三棱镜的斜边拼接；通过拼接，使得由一个直角三棱镜入射的光信号，能够从不同的面出射；直角三棱镜TP9、ΤΡΙΟ、TPlU TP12、TP13、TP14、TP15、TP16，按如图5方式拼接，构成一个分光器。
[0050]LSI, LS2，LS3，LS4，LS5是5路单色光，各单色光的波长无重叠。LSI，LS2，LS3，LS4，LS5是发送端5路调制白光信号分别经BPF1、BPF2、BPF3、BPF4、BPF5过滤的5路单色光，分别从TP2、TPl、TP5、TP6、TP7的一个直角边入射进集光器，再在TP7的另一个直角边混合成混合光信号LS1+2+3+4+5从集光器发送出去。
[0051]夹杂了外部环境光的混合光信号LS1+2+3+4+5，从TP9的一个直角边入射，再分成5路从TP9的另个直角边以及TP15、TP16、TP14、TP13的一个直角边从分光器出射，并由BPF1、BPF2、BPF3、BPF4、BPF5 滤成单色光信号 LSI，LS2, LS3, LS4, LS5 是 5 路单色光。
【权利要求】
1.一种可见光通信色分复用方法，其特征在于具体步骤为: (1)设置一种积木式可见光通信色分复用实验装置，由发射端和接收端组成，包括集光器、分光器、滤镜、发射电路和接收电路； 所述集光器由不止一个直角三棱镜拼接组成，两个直角三棱镜之间的拼接方法有两种:两个直角三棱镜的两个直角面拼接或者两个直角三棱镜的斜边拼接；通过拼接，使得由两个直角三棱镜入射的光信号，能够从同一个面出射； 所述分光器由不止一个直角三棱镜拼接组成，两个直角三棱镜之间的拼接方法有两种:两个直角三棱镜的两个直角边拼接或者两个直角三棱镜的斜边拼接；通过拼接，使得由一个直角三棱镜入射的光信号，能够从不同的面出射； 所述滤镜采用带通滤镜； 所述发射电路包括光发射器和调制驱动电路，光发射器采用发光二极管，用于发送无线调制光信号，调制驱动电路用于调制电信号，并根据调制信号驱动光发射器发出光信号; 所述接收电路包括光接收器和解调电路，光接收器采用光电二极管，用于接收发射电路发送的调制光信号，解调电路用于将接收到的光信号解调成原电信号； 所述发送端和接收端均有多路光信道，且一一对应；在发送端，滤镜用于滤除与发射光信号波段不同的光，仅保留需要发送波段的光信号，不同信道使用的滤镜可通过的光波段不同；在接收端，滤镜用于滤除与接收光信号波段不同的光，仅保留需要接收波段的光信号；发送端的各个滤镜能够通过光波的波长范围没有重叠；对于发送端的每一个滤镜，在接收端都有一个同样的滤镜与之对应； (2)开启步骤(I)设置的积木式可见光通信色分复用实验装置，在发送端和接收端，有多路光信道，各路光信道所覆盖的光波长范围不同，且不重叠；在发送端，发射电路的调制驱动电路将电信号做调制，并根据信号驱动光发射器发出无线调制光信号；在发送端，将各路信号分别加载在不同路的混合光中，然后由滤镜滤除与对应光信道不同波长的光，各路经过过滤的单色光信号分别从不同的直角边入射进集光器，各路单色光信号通过集光器后汇聚成一束携带了多路单色光信号的混合光并发送出去；在接收端，携带了多路信号的混合光入射进分光器，混合光在分光器的不同的直角边出射，在不同的出射边有不同的滤镜，滤镜滤除与对应光信道不同波长的光；在接收端，接收电路由光接收器接收分光器后每个滤镜过滤后的光信号，并转换成相应的电信号，再由解调电路将接收转换后的电信号解调成原电信号。
【文档编号】H04B10/116GK103929248SQ201410170891
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月27日 优先权日:2014年4月27日
【发明者】邓健志 申请人:桂林理工大学