一种反向脉冲编码调制的可见光通信系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及可见光通信技术领域，尤其涉及一种反向脉冲编码调制的可见光通信系统。
【背景技术】
[0002]可见光通信(visible light communicat1ns，简称:VLC)属于无线通信和光通信的一种通信技术，指利用肉眼看得见的“可视光”传递信息的无线通信技术。相对于现在常用的无线局域网WiFi，国内也将可见光通信称为LiFi(Light Fidelity)，即利用快速的光脉冲无线传输信息。
[0003]近年来LED照明迅速发展，相比传统灯具，LED灯具具有高光强、高发光效率、高可靠性、使用寿命长等特点，是可见光通信的载体基础;LED照明灯具的亮度可以高速调节，是可见光通信能高速调制、高速传输的理论基础;LED照明采用直流恒压源或恒流源供电，给信号载频、抗扰性强提供有利条件。
[0004]可见光通信可以在不影响LED灯具正常照明前提下，将信息通过调制后，载频到LED灯发出的可见光中，接收端利用光电转换器接收含有信息的可见光并转换为电信号，并从中解调出相应的信息。实现“照” “通”合一，是LED技术在发展、应用上更高、更深层次的典型突破。但是，作为通信用LED灯而言，对载频频率和传输速率有影响的参数也有其特殊的要求，如发光强度、辐射角度、光谱中心波长、LED芯片结电容等。
[0005]可见光通信技术在我国起步较晚，但是在广大科技人员的努力下，目前达到的研究水平几乎与世界先进水平同步。而且在很多领域体现出独特的优势，如矿井人员定位、导购、导医、室内局域网等。往往一项新技术的诞生，人们对其认知度的局限性，开始只会停留在现有需求基础上替代性应用，而发展到后来往往会“面目全非”。如手机的发展，从“解决无线电话”的目的出发进行研制，到“发送信息”，到“上网”，到“视频电话”，到“照相机、摄像机”……，现在发展到当初发明者可能很多没想到的功能。可见光通信的应用领域、最佳应用领域、与其他通信方式的互联互通……，有待我们去探索，去开拓。
[0006]目前的可见光通信系统均采用正向调制编码方式将模拟信号调制为脉冲信号。在通信电路中为了保持接收端与发送端同频、同步，接收端的时钟脉冲是从发送端脉冲中提取和识别的。在通信线路运行中，信道空闲时隙的比例远高于信道忙时的比例，而即使在信道忙时，传输小信号的比例也远高于大信号的比例。可见光通信系统采用正向调制编码方式，在信道中传输的脉冲“O”信号远多于脉冲“I”信号。长时间的脉冲“O”信号对时钟和同步信号的提取十分不利。
【发明内容】
[0007]针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种反向脉冲编码调制的可见光通信系统，通过反向脉冲调制编码(RPCM)，使信道中无信号或小信号时，传输的脉冲“I”信号显著增加，保证了接收端时钟脉冲和同步脉冲的提取。
[0008]为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为:
[0009]本发明提供一种反向脉冲编码调制的可见光通信系统，包括发送端定时单元、信号预处理单元、信号调制单元、信号载频发射单元、可见光信号接收及光电转换单元、接收端定时单元、信号解调单元及PAM信号后处理单元；
[0010]所述信号调制单元通过反向调制编码将模拟信号调制为脉冲信号，所述信号解调单元相应地将所述脉冲信号解调为模拟信号。
[0011 ]进一步地，所述发送端定时单元由时钟电路、信道脉冲分配电路、位脉冲分配电路组成，所述位脉冲分配电路包括通断信号码脉冲电路、PAM信号极性脉冲电路、PAM信号编码脉冲电路及同步脉冲电路。
[0012]进一步地，所述信号预处理单元由差分电路、模拟信号放大器电路、低通滤波器电路及模拟信号PAM取样电路组成。
[0013]进一步地，信号调制单元由PAM放大器电路、PAM整流电路、PAM 二次取样电路、PAM信号保持电路、PAM/RPCM调制编码电路及脉冲汇合电路组成；
[0014]所述信号调制单元的所述PAM/RPCM调制编码电路通过反向调制编码将模拟信号调制为脉冲信号。
[0015]进一步地，信号载频发射单元由载频用控制装置、载频用LED灯具及可见光载频信息的发射部分组成。
[0016]进一步地，可见光信号接收及光电转换单元由光电探测器、RPCM信号前置放大器、RPCM信号主放大器及信号均衡器组成。
[0017]进一步地，接收端定时单元由接收端时钟脉冲提取电路、接收端同步脉冲识别与提取电路及接收端通道脉冲及编码位脉冲的提取电路组成。
[0018]进一步地，信号解调单元由RPCM脉冲判别器电路及RPCM信号解调器电路组成；所述信号解调单元的RPCM信号解调器电路相应地将所述脉冲信号解调为模拟信号。
[0019]进一步地，PAM信号后处理单元由PAM信号放大器电路、滤波器电路、模拟信号放大器电路及差分电路组成。
[0020]本发明的有益效果在于:
[0021]本发明提供了一种反向脉冲编码调制的可见光通信系统，通过所述信号调制单元的所述PAM/RPCM调制编码电路使用反向调制编码将模拟信号调制为脉冲信号，又通过所述信号解调单元的RPCM信号解调器电路相应地将所述脉冲信号解调为模拟信号，使信道中无信号或小信号时，传输的脉冲“I”信号显著增加，保证了接收端时钟脉冲和同步脉冲的提取，从而使可见光通信系统更可靠、稳定地运行。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的反向脉冲编码调制的可见光通信系统的结构示意图；
[0023]图2为本发明的反向脉冲编码调制的可见光通信系统的具体结构示意图；
[0024]图3为本发明的反向脉冲编码调制的可见光通信系统的实施示意图；
[0025]图4为本发明的反向脉冲编码调制的可见光通信系统的具体实施示意图；
[0026]图5为本发明中的发送端定时单元I的电路结构图；
[0027]图6为本发明中的信号预处理单元2的电路结构图；
[0028]图7为本发明中的信号调制单元3的电路结构图；
[0029]图8为本发明中的信号载频发射单元4的电路结构图；
[0030]图9为本发明中的可见光信号接收及光电转换单元5的电路结构图；
[0031 ]图10为本发明中的接收端定时单元6的电路结构图；
[0032]图11为本发明中的信号解调单元7的电路结构图；
[0033]图12为本发明中的可见光信号接收及光电转换的波形图；
[0034]图13为本发明中的时间分割波形图；
[0035]图14为本发明中的取样及PAM波形图；
[0036]图15为本发明中的取样-PAM-二次取样-保持-调制编码波形图；
[0037]图16为本发明中的跨阻抗前置放大器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。
[0039]如图1-4所示，本发明的实施例提供一种反向脉冲编码调制的可见光通信系统，包括发送端定时单元1、信号预处理单元2、信号调制单元3、信号载频发射单元4、可见光信号接收及光电转换单元5、接收端定时单元6、信号解调单元7及PAM信号后处理单元8。信号调制与解调各部分的波形图见图12所示。
[0040]所述可见光通信系统的信号调制单元3采用反向脉冲编码调制(reverse pulsecode m