一种基于新型调制模式的可见光通信系统的制作方法
【专利说明】一种基于新型调制模式的可见光通信系统
[技术领域]
[0001] 本实用新型涉及无线光通信技术，尤其涉及一种基于新型调制模式的可见光通信 系统。
[【背景技术】]
[0002] 可见光通信（Visible Light Communication，简称VLC)是一种新兴的无线光通信 技术。具体可分为室内可见光通信和室外可见光通信两类。具有传输速率高、无电磁干扰、 保密性好、不占频谱资源等优势。可以很好地解决医院、飞机等对电磁信号敏感场所的通信 问题，网络频段资源枯竭，无线通信无缝覆盖技术及资金难题，网络干扰以及网络安全等问 题。而且可以同时兼具照明和通信的双重功能。可以预见VLC与WLAN互补技术将是未来 在短距离通信的重要通信方式之一。
[0003]目前在可见光通信领域的研究中一般采用的是基于强度调制/直接检测（頂/DD) 的实现系统，采用曼切斯特编码和OOK调制方式。由于其闪烁频率极高所以对照明功能没 有影响。然而，对于这种情况则容易受到环境或者背景光干扰，比如太阳光等其他非通信光 源，所以导致系统接收端误码率的增加，目前的解决方案有OFDM调制等方案。
[0004] 基于光强度调制的可见光通信系统在较远距离传输时，由于背景噪声以及电路固 有噪声的干扰，随着传输距离的增加，在接收端收到的信号十分微弱，常常会导致接收端信 噪比小于1，为了抵消其在传输过程中的强度损耗，所以需要的光源亮度较大，从而造成其 功耗较大，实现成本增加。
[0005] 申请号为CN201410005418. 1的发明公开了一种可见光通信中的偏振复用系统、 数据发送和接收方法。本发明中，可见光通信系统采用多个起偏器，以及与起偏器相同数目 的检偏器，检偏器与起偏器一一对应；在发送端，LED灯与起偏器一一对应，不同LED灯发出 的可见光通过对应的起偏器，得到不同偏振方向的线偏振光，并发送出去；在接收端，检偏 器与对应的起偏器之间的透振方向成预设角度，并且每一个检偏器检测出经对应的起偏器 发送的可见光，根据不同探测器检测到的光强，经过数字信号处理算法，可以恢复多路发射 信号，从而可以成倍地提高可见光通信系统的数据传输速率。
[0006] 上述的可见光通信系统是基于LED光强度调制的，受太阳光等背景光干扰较大， 对后端接收装置接收信号干扰较大。可见光通信系统中的光在自由空间中传输时，在特殊 情况下光源会出现闪烁，进而导致接收端误码率增加，所以就需要复杂的算法对数据进行 预处理。
[
【发明内容】
]
[0007] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种背景光干扰较小，收端误码率低的可见 光通信系统。
[0008] 为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种基于新型调制模式 的可见光通信系统，包括VLC发射装置和VLC接收装置，VLC发射装置包括LED发光控制电 路、O度线偏振器，90度线偏振器、四分之一相位延迟器和至少一个白光LED，白光LED发出 的含有通信信号的白光分别入射〇度线偏振器和90度线偏振器；0度线偏振器出射的0度 方向的线偏振光和90度线偏振器出射的90度方向的线偏振光入射沿45度方向的四分之 一相位延迟器；四分之一相位延迟器的出射的左旋圆偏振单色光、右旋圆偏振单色光以及 线偏振态的其他色光为VLC发射装置的输出光。
[0009] 以上所述的可见光通信系统，VLC发射装置的四分之一相位延迟器是波长670nm 的四分之一相位延迟器。
[0010] 以上所述的可见光通信系统，白光LED为两个，两个白光LED分别布置在VLC发射 装置的〇度线偏振器和90度线偏振器的轴线上。
[0011] 以上所述的可见光通信系统，VLC接收装置包括单色光滤光片、四分之一相位延迟 器、〇度线偏振器、90度线偏振器，PIN光电探测电路和差分放大电路。VLC发射装置的输出 光入射单色光滤光片，单色光滤光片的出射光入射VLC接收装置的四分之一相位延迟器， VLC接收装置的四分之一相位延迟器的出射光分别入射VLC接收装置的0度线偏振器和90 度线偏振器；PIN光电探测电路包括两个PIN管，VLC接收装置0度线偏振器和90度线偏振 器的出射光分别照射到两个PIN管上，两个PIN管的输出端分别接差分放大电路的两个输 入端。
[0012] 以上所述的可见光通信系统，单色光滤光片是波长670nm的红光滤光片，所述的 PIN管是670nm红光敏感的光电探测器，VLC接收装置的四分之一相位延迟器是是波长 670nm的四分之一相位延迟器。
[0013] 本实用新型基于新型调制模式的可见光通信系统背景光干扰较小，接收端误码率 低。
[【附图说明】]
[0014] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0015] 图1是本实用新型实施例可见光通信系统的结构示意图。
[0016] 图1中：1_白光LED、2-90度线偏振器、3-0度线偏振器、4-四分之一相位延迟器、 5-单色光滤光片、6-PIN光电探测器接收电路、7-差分放大电路;A-通信信号编码输入端、 B-通信信号解码输出端。
[0017] 图2是本实用新型实施例LED发光控制电路的原理图。
[0018] 图3是本实用新型实施例PIN光电探测器接收电路的原理图。
[0019] 图4是本实用新型实施例接收端差分放大电路的原理图。
[【具体实施方式】]
[0020] 光是一种电磁波，其光矢量的振动方向与光波的传播方向相互垂直，所以光波是 横波。描述其的波动方程是E = Asin (ω t+kl+Φ)。光有四个特点：光强、波长、相位、偏振。 对于横波来说，其振动方向和其传播方向的不对称性即为偏振，因此光波具有偏振性。具有 偏振性的光称为偏振光。实际中光的偏振态可分为：自然光、线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振 光、部分偏振光等，其中线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光也称为完全偏振光。通常偏振光 的描述方法有：偏振椭圆、斯托克斯矢量、琼斯矩阵、邦加球等方法。
[0021] 偏振光分类：
[0022] (1)线偏振光：光矢量末端的振动轨迹是直线，即只包含有单一振动方向的光为 线偏振光，线偏振光的振动方向和传播方向构成的平面为振动面。
[0023] (2)部分偏振光：偏振状态介于自然光和线偏振光之间，在垂直传播方向的平面 上包含各个振动方向的光矢量但是不同方向的光矢量振幅大小不同。
[0024] (3)椭圆偏振光：光矢量端点的振动轨迹是椭圆的偏振光。包括左旋和右旋椭圆 偏振光。
[0025] (4)圆偏振光：椭圆偏振光的特殊情况，光矢量端点的振动轨迹是圆形。包括左旋 和右旋圆偏振光。
[0026] (5)自然光：光矢量分布均勾，各个振动方向振幅大小相同的光。
[0027] 由自然光获得线偏振光方法：
[0028] 1、利用反射和折射现象；2、利用材料的二向色性；3、利用晶体双折射；4、利用色 散等。
[0029] 线偏振光经过波片可以产生圆偏振光和椭圆偏振光。当线偏振光经过光轴与其偏 振方向成45度的四分之一相位延迟器时产生圆偏振光。
[0030] 偏振片：利用有些晶体对不同方向的光振动具有选择吸收的性质，即二向色性，制 成的能够把自然光转变为线偏振光的器件。根据用途不同，有起偏器，检偏器等。
[0031] 相位延迟器又叫波晶片、波片。它是能够使相互垂直的两个光振动之间产生任意 数值的相位差（相对相位延迟）的光学器件。一般是由石英，方解石等具有双折射效应晶 体制成的平行屏面板。其表面与晶体的光轴平行。
[0032] 当平行光正入射晶体时，分解成〇光和e光，其传播方向不变，但是传播速度V。 和V ^却不再相同，也就是波片对〇光和e