專利名稱：照明光無線通信系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信技術領域，尤其涉及一種照明光無線通信系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)有無線通信的主要有三種一種是，無線電波通信，其作為無線通信的信號載體由來已久，至今仍廣泛應用。缺點是1、無線電波通信有較強的電磁干擾，因此頻譜受政府管制；2、無線帶寬較低，可用頻率資源少；3、無線電波為空間開放的，且通常可以穿墻，安全保密性差；4、無線電磁波有生物電磁效應，對人體健康有一定程度的影響；另一種是，激光無線通信，缺點是1、由于大氣的傳輸特性(大氣引起的吸收、反射、散射、閃爍)，特別是背景輻射的影響，通常不宜采用可見波段的激光；2、在室內(nèi)應用，激光器的使用需考慮對人身的安全問題，主要是對人眼的傷害，表1是根據(jù)總發(fā)射功率制定的點激光安全標準，室內(nèi)使用激光器很難有一個好的功率預算值；3、技術復雜、成本高。

表1
再一種是，紅外光無線通信，主要由紅外光LED發(fā)射機和紅外光接收機組成。
紅外光無線通信的缺點是紅外光處于不可見波段，無法作為照明光源應用。
發(fā)光二極管(LED)產(chǎn)生的光通常是單色或有色光，雖然由LED制成的燈具有小巧、可靠、壽命長、低壓、節(jié)能、無污染等諸多優(yōu)勢，但其通常僅用于儀表指示等，很少用于日常生活照明，對于一般照明而言，人們需要白色的光源。再有LED燈雖然可以用于無線傳輸，但在實際的生產(chǎn)生活中幾乎不會這樣使用，這是因為其是有色光，會產(chǎn)生視覺污染。
可見，如何使照明光成為無線通信的載體目前還是空白。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種照明光無線通信系統(tǒng)，使照明光既能作為光無線通信光源，同時又可以作為照明的光源。
為此，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的一種照明光無線通信系統(tǒng)，用于照明以及與遠端通信設備進行通信，該系統(tǒng)包含照明通信裝置，照明通信終端和通信終端，其中，所述照明通信裝置，用于接收來自遠端通信設備的信源信號；將接收到的信源信號轉(zhuǎn)換為光信號，并以光信號的方式進行無線傳輸，或者，接收光信號，將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳送給遠端通信設備；其中，所述照明通信裝置接收或發(fā)送的光信號之一或兩者均為照明光；所述照明通信終端，用于將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后傳送給通信終端，或者，將來自通信終端的待發(fā)送電信號轉(zhuǎn)換為光信號后無線傳輸給照明通信裝置；所述通信終端，用于接收來自照明通信終端的電信號，進行相應處理，或?qū)⑻幚砗蟮碾娦盘柊l(fā)送給照明通信終端。
較佳地，所述照明通信裝置中包括光發(fā)射器、光接收器、接口接收單元和接口發(fā)送單元，其中，所述接口接收單元，用于接收來自遠端通信設備的信源信號，并將該信號轉(zhuǎn)換為光發(fā)射器能夠識別的信號后傳送給光發(fā)射器；所述光發(fā)射器，用于將接收到的信號轉(zhuǎn)換為光信號，并以光信號的方式進行無線傳輸；所述光接收器，用于接收來自照明通信終端的光信號，將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳送給接口發(fā)送單元；所述接口發(fā)送單元，將接收到的信號傳送給遠端通信設備。
較佳地，所述照明通信終端中包括光發(fā)射器、電解調(diào)器、電調(diào)制器和光接收器，所述光接收器，用于將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后傳送給電解調(diào)器；所述電解調(diào)器，用于對接收到的信號做解調(diào)處理后傳送給通信終端；所述電調(diào)制器，用于對來自通信終端的信號做調(diào)制處理后發(fā)送給光發(fā)射器；所述光發(fā)射器，用于將接收到的來自電調(diào)制器的信號轉(zhuǎn)換為光信號，以光信號的方式進行無線傳輸。
較佳地，所述照明通信裝置中包括光發(fā)射器、光接收器、接口接收單元、接口發(fā)送單元，電調(diào)制器和電解調(diào)器，其中，所述接口接收單元，用于接收來自遠端通信設備的信源信號，并將該信號轉(zhuǎn)換為電解調(diào)器能夠識別的信號后傳送給電解調(diào)器；所述電解調(diào)器，用于對接收到的信號做解調(diào)處理后傳送給光發(fā)射器；所述光發(fā)射器，用于將接收到的信號轉(zhuǎn)換為光信號，并以光信號的方式進行無線傳輸；所述光接收器，用于接收來自照明通信終端的光信號，將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳送給電調(diào)制器；所述電調(diào)制器，用于對接收到的信號做調(diào)制處理后發(fā)送給接口發(fā)送單元；所述接口發(fā)送單元，將接收到的信號傳送給遠端通信設備。
較佳地，所述照明通信終端中包括光發(fā)射器和光接收器，所述光接收器，用于將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后傳送給通信終端；所述光發(fā)射器，用于將接收到的來自通信終端的信號轉(zhuǎn)換為光信號，以光信號的方式進行無線傳輸。
較佳地，所述光發(fā)射器為基于發(fā)光二極管LED或LED陣列的光發(fā)射器。
較佳地，所述基于LED或LED陣列的光發(fā)射器至少包括驅(qū)動電路和LED或LED陣列；其中，
所述驅(qū)動電路，用于對信號進行驅(qū)動，對LED或LED陣列提供直流偏置；所述LED或LED陣列，用于根據(jù)輸入信號進行光強度調(diào)制，通過光信號進行無線傳輸。
較佳地，所述基于LED或LED陣列的光發(fā)射器進一步包括濾波器，其中，所述濾波器，用于濾除信號外噪聲，并將濾波后的信號傳送給驅(qū)動電路。
較佳地，所述LED或LED陣列為紅外LED或LED陣列，或者為照明光LED或LED陣列；當所述LED或LED陣列為照明光LED或LED陣列時，該LED或LED陣列進一步用于照明。
較佳地，所述光接收器包括驅(qū)動電路，光檢測器，濾波器，所述驅(qū)動電路，用于驅(qū)動光檢測器，對光檢測器提供直流偏置；所述光檢測器在驅(qū)動電路的驅(qū)動下，接收光信號，并將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后傳送給濾波器；所述濾波器，用于濾除信號外噪聲，并將濾波后的信號傳送給電解調(diào)器；所述光檢測器為紅外光檢測器或照明光檢測器。
較佳地，所述照明光檢測器為光敏二極管或太陽能電池板；當所述光信號為照明光時，所述光敏二極管為照明光光敏二極管，且所述照明光的波長范圍為380～780nm；當所述光信號為紅外光時，所述光敏二極管為紅外光光敏二極管。
較佳地，遠端通信設備中包含核心處理單元，電調(diào)制器，電解調(diào)器，接口發(fā)送單元和接口接收單元其中，所述核心處理單元，用于接收或產(chǎn)生信源信號，將該信源信號發(fā)送給電調(diào)制器，或者，用于對來自電解調(diào)器的信號進行處理；所述電調(diào)制器，用于對來自核心處理單元的信號做調(diào)制處理后，發(fā)送給接口發(fā)送單元；所述接口發(fā)送單元，用于將接收到的信號傳送給照明通信裝置；所述接口接收單元，用于將來自照明通信裝置的信號傳送給電解調(diào)器；所述電解調(diào)器，用于對接收到的信號做解調(diào)處理后，傳送給核心處理單元。
較佳地，所述接口接收單元為有線接口接收單元，所述接口發(fā)送單元為有線接口發(fā)送單元；或者，所述接口接收單元為無線接口接收單元，所述接口發(fā)送單元為無線接口發(fā)送單元。
較佳地，所述核心處理單元為電腦，或手機，或固定電話，或傳真機，或PDA，或網(wǎng)絡電視。
較佳地，所述電調(diào)制器為基于正交頻分復用OFDM技術的電調(diào)制器，或基于擴頻技術的電調(diào)制器，或以太網(wǎng)物理層電調(diào)制器；所述電解調(diào)器為基于OFDM技術的電解調(diào)器，或基于擴頻技術的電解調(diào)器，或以太網(wǎng)物理層電解調(diào)器。
較佳地，所述基于OFDM技術的電調(diào)制器包括信道編碼單元，符號映射單元，OFDM調(diào)制器；其中，信道編碼單元用于接收待發(fā)送信號并對該信號進行信道編碼處理，符號映射單元用于對經(jīng)信道編碼后的信號作數(shù)字調(diào)制的星座圖符號映射處理，OFDM調(diào)制器用于對經(jīng)符號映射后的符號作OFDM調(diào)制處理；所述基于OFDM技術的電解調(diào)器包括，信道解碼單元，符號解映射單元，OFDM解調(diào)器，其中，OFDM解調(diào)器用于對接收到的信號作OFDM解調(diào)處理，符號解映射單元用于對經(jīng)OFDM解調(diào)后的信號作數(shù)字調(diào)制的星座圖符號解映射處理，信道解碼單元用于對接收到的信號進行信道解碼處理。
較佳地，所述基于OFDM技術的電調(diào)制器為數(shù)字用戶線xDSL電調(diào)制器，或電纜Cable電調(diào)制器，或電力線通信PLC電調(diào)制器；所述基于OFDM技術的電解調(diào)器為xDSL電解調(diào)器，或Cable電解調(diào)器，或PLC電解調(diào)器。
較佳地，所基于述擴頻技術的電調(diào)制器和電解調(diào)器為基于直接序列擴頻DS技術，或基于調(diào)頻FH技術，或基于跳時TH技術、或基于線性調(diào)頻Chirp技術的電調(diào)制器和電解調(diào)器。
較佳地，當所述接口接收單元為有線接口接收單元，接口發(fā)送單元為有線接口發(fā)送單元時，所述照明通信裝置與遠端通信設備直接通過有線線纜的方式實現(xiàn)連接，且所述有線線纜為電話線，或CATV電纜，或以太網(wǎng)線，或電源線。
較佳地，所述照明通信終端位于通信終端內(nèi)部，或通信終端外部；當照明通信終端位于通信終端外部時，一個照明通信終端與一個或一個以上通信終端之間進行有線或無線傳輸。
較佳地，所述通信終端為電腦，或手機，或傳真機，或固定電話，或PDA，或網(wǎng)絡電視。
應用本發(fā)明的照明光無線通信系統(tǒng)，使得由照明通信裝置和/或照明通信終端發(fā)出的光既能夠作為光無線通信光源，同時又可以作為照明的光源，實現(xiàn)了由照明光既作為光無線通信光源又作為照明的光源這一目的，同時，克服了人們慣有的照明光不能作為無線通信載體的偏見。而且，和現(xiàn)有的無線通信方式相比，具有如下優(yōu)點對比現(xiàn)有無線電波通信有如下優(yōu)點1、沒有無線電磁干擾，頻譜不受政府管制，對電子儀器沒有電磁影響；2、可用的頻譜寬、帶寬高；3、照明的光通常不能穿墻，安全保密性較強；4、無生物電磁效應。
對比現(xiàn)有激光無線通信有如下優(yōu)點1、用于產(chǎn)生照明光的照明光LED屬于大角度發(fā)射器，由于它不是點光源，因而在視網(wǎng)膜上成象的面積大，能量是分散的，使用起來更為安全，既使是高功率輸出；2、使用多個照明光LED組成的陣列，便能簡單地將輸出能量提高到室內(nèi)照明的水平；3、由于照明光LED對人眼安全，可以用于室內(nèi)光通信，室內(nèi)工作環(huán)境比室外的穩(wěn)定，無需應付惡劣天氣情況和背景輻射的裝置，因此技術簡單、成本低。
對比現(xiàn)有紅外光光無線通信有如下優(yōu)點采用照明光LED技術，可見光即照明光以人眼無法感測的速度進行閃爍的方法來傳送數(shù)據(jù)，因而允許采用現(xiàn)有的照明基礎設施，只需稍作改動，比如用照明光LED來替換白熾燈光源，即可既保證光無線通信，又可滿足照明的需要。
另外，當電調(diào)制解調(diào)器采用正交頻分復用(OFDM)技術時，能有效地避免光無線信道和有線線纜信道的多徑干擾和時延擴展，提高了照明光LED的調(diào)制速率。
再有，本發(fā)明地光檢測器還可以利用太陽能電池板來實現(xiàn)，這樣除了能夠?qū)⒁驯恍畔⒄{(diào)制的可見光信號即照明光信號轉(zhuǎn)換為電信號外，還能利用照明光能為其所在設備供電。
基于上述特點，本發(fā)明不僅適用于室內(nèi)，還適用于室外。


圖1是本發(fā)明一實施例的照明光無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a是本發(fā)明實施例一的照明光無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能框圖；圖2b是本發(fā)明實施例二的照明光無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能框圖；圖2c是本發(fā)明實施例三的照明光無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能框圖；圖2d是本發(fā)明實施例四的照明光無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能框圖；圖3是光發(fā)射器的原理功能框圖；圖4是照明光LED驅(qū)動電路示例；圖5是光接收器的原理功能框圖；圖6是基于OFDM技術的電調(diào)制器的原理功能框圖；圖7是基于OFDM技術的電解調(diào)器的原理功能框圖；圖8是圖6中OFDM調(diào)制器的原理功能框圖；圖9是圖7中OFDM解調(diào)器的原理功能框圖；圖10是基于直接序列擴頻(DS)技術的電調(diào)制器的原理功能框圖；圖11是基于DS技術的電解調(diào)器的原理功能框圖；圖12是基于調(diào)頻擴頻(FH)技術的電調(diào)制器的原理功能框圖；圖13是基于FH技術的電解調(diào)器的原理功能框圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步地詳細說明。
圖1是本發(fā)明一實施例的照明光無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。照明通信設備接收遠端通信設備的信源信號，通過光的方式與通信終端進行無線通信，同時，由于照明通信設備所發(fā)出或接收的光是照明光，因而，其既可作為無線通信的光源，又可用于照明。
圖2a所示為本發(fā)明實施例一的照明光無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能框圖。參見圖1和圖2a，該照明光無線通信系統(tǒng)用于照明以及與遠端通信設備110進行通信。該系統(tǒng)包含照明通信裝置120、照明通信終端130和通信終端140，其中，照明通信裝置120用于通過有線線纜接收來自遠端通信設備110的信源信號；將接收到的信源信號轉(zhuǎn)換為光信號，并以光信號的方式進行無線傳輸，或者，接收光信號，將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，通過有線線纜傳送給遠端通信設備110；且所述照明通信裝置120接收或發(fā)送的光信號之一或兩者均為照明光，且該照明光的閃爍速度是人眼無法感知的；照明通信終端130用于將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后傳送給通信終端140，或者，將來自通信終端140的待發(fā)送電信號轉(zhuǎn)換為光信號后無線傳輸給照明通信裝置120；通信終端140用于接收來自照明通信終端130的電信號，進行相應處理，或?qū)⑻幚砗蟮碾娦盘柊l(fā)送給照明通信終端130。這樣，照明通信裝置120發(fā)出的光既可以用作為光無線通信光源，又可以作為照明的光源。
也就是說，如果定義照明通信裝置120到通信終端140的方向為下行；通信終端140到照明通信裝置120的方向為上行，那么上下行中至少有一條線路應用照明光進行無線傳輸，當然，上下行均用照明光進行傳輸也是可以的。這樣，照明通信裝置120發(fā)出或接收到的光既可以用作為光無線通信光源，又可以作為照明的光源。照明通信裝置120可以利用配備照明光LED的室外大型顯示屏、照明設備、信號燈和汽車前燈等閃光的方法對信源信號進行調(diào)制和光無線傳輸，照明通信終端130則利用光敏二極管等光傳感器接收光線，并獲得信息。白光即照明光可以以人眼無法感測的速度進行閃爍的方法來傳送數(shù)據(jù)，因而允許采用現(xiàn)有的照明基礎設施，只需稍作改動，比如用照明光LED來替換白熾燈光源，既保證光無線通信，又可滿足照明的需要。當然，該照明光也可以以明暗變換的方式來傳輸數(shù)據(jù)。本文所說的照明光LED也可稱為白光LED或白色LED。
在圖1中，照明通信終端130位于通信終端140的內(nèi)部，當然照明通信終端130也可以位于通信終端140的外部，這樣，兩者分別獨立存在，此時，一個照明通信終端130可以為一個或多個通信終端140提供服務，即此時一個照明通信終端130可以與一個或一個以上通信終端140之間進行有線或無線傳輸。
參見圖2a，上述照明通信裝置120中包括光發(fā)射器121、光接收器122，有線接口接收單元123和有線接口發(fā)送單元124，其中，有線接口接收單元123通過有線線纜將來自遠端通信設備110的信源信號轉(zhuǎn)換為光發(fā)射器121能夠識別的信號后傳送給光發(fā)射器121，光發(fā)射器121用于將接收到的信源信號轉(zhuǎn)換為光信號，并以光信號的方式進行無線傳輸；光接收器122用于接收來自照明通信終端130的光信號，將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳遞給有線接口發(fā)送單元124，由有線接口發(fā)送單元124將接收到的信號通過有線線纜傳送給遠端通信設備110。
參見圖2a，上述照明通信終端130中包括光接收器131，光發(fā)射器132、電解調(diào)器133和電調(diào)制器134，其中，光接收器131用于將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后傳送給電解調(diào)器133；電解調(diào)器133用于對接收到的信號做解調(diào)處理后，傳送給通信終端140；電調(diào)制器134用于對來自通信終端140的信號做調(diào)制處理后，發(fā)送給光發(fā)射器132；光發(fā)射器132用于將接收到的來自電調(diào)制器134的信號轉(zhuǎn)換為光信號，進行無線傳輸。
參見圖2a，上述遠端通信設備110中包含核心處理單元111，電調(diào)制器112，電解調(diào)器113，有線接口發(fā)送單元114和有線接口接收單元115，其中，核心處理單元111用于接收或產(chǎn)生信源信號，將該信源信號發(fā)送給電調(diào)制器112，或者，用于對來自電解調(diào)器113的信號進行處理，電調(diào)制器112用于對來自核心處理單元111的信號做調(diào)制處理后，發(fā)送給有線接口發(fā)送單元114，有線接口發(fā)送單元114通過有線線纜將接收到的信號傳送給照明通信裝置120；有線接口接收單元115通過有線線纜將接收自照明通信裝置120的信號，并將該信號傳送給電解調(diào)器113，電解調(diào)器113對接收到的信號做解調(diào)處理后，傳送給核心處理單元111。
參見圖2b，其是本發(fā)明實施例二的照明光無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能框圖，其與圖2a所示實施例的區(qū)別是在圖2a中，遠端通信設備110和照明通信裝置120之間通過有線線纜的方式實現(xiàn)傳輸，在圖2b中，遠端通信設備110和照明通信裝置120之間通過無線方式實現(xiàn)傳輸，其余均與圖2a所示實施例相同。也就是說，如果將所有接口單元分為接口發(fā)送單元和接口接收單元兩大類，則在圖2a中，所述接口發(fā)送單元和接口接收單元分別為有線接口發(fā)送單元和有線接口接收單元，在圖2b中，所述接口發(fā)送單元和接口接收單元分別為無線接口發(fā)送單元和無線接口接收單元，其余相同之處不再贅述。
參見圖2c，其是本發(fā)明實施例三的照明光無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能框圖，其與圖2a所示實施例的區(qū)別是將照明通信終端130內(nèi)的電解調(diào)器和電調(diào)制器移至通信照明裝置120內(nèi)，此時，通信照明裝置120和明通信終端130的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及完成的操作如下照明通信裝置120中包括光發(fā)射器121、光接收器122、有線接口接收單元123、有線接口發(fā)送單元124，電調(diào)制器126和電解調(diào)器125。有線接口接收單元123用于接收來自遠端通信設備110的信源信號，并將該信號轉(zhuǎn)換為電解調(diào)器125能夠識別的信號后傳送給電解調(diào)器125；電解調(diào)器125對接收到的信號做解調(diào)處理后傳送給光發(fā)射器121；光發(fā)射器121將接收到的信號轉(zhuǎn)換為光信號，并以光信號的方式進行無線傳輸。光接收器122接收來自照明通信終端的光信號，將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳送給電調(diào)制器126；電調(diào)制器126對接收到的信號做調(diào)制處理后發(fā)送給有線接口發(fā)送單元124；由有線接口發(fā)送單元124將接收到的信號傳送給遠端通信設備110。
照明通信終端130中包括光發(fā)射器132和光接收器131。光接收器131將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后傳送給通信終端140；光發(fā)射器132將接收到的來自通信終端140的信號轉(zhuǎn)換為光信號，以光信號的方式進行無線傳輸。
參見圖2d，其是本發(fā)明實施例四的照明光無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能框圖，其與圖2c所示實施例的區(qū)別是在圖2c中，遠端通信設備110和照明通信裝置120之間通過有線線纜的方式實現(xiàn)傳輸，在圖2d中，遠端通信設備110和照明通信裝置120之間通過無線的方式實現(xiàn)傳輸，其余均與圖2c所示實施例相同。也就是說，在圖2c中，所述接口發(fā)送單元和接口接收單元分別為有線接口發(fā)送單元和有線接口接收單元，在圖2d中，所述接口發(fā)送單元和接口接收單元分別為無線接口發(fā)送單元和無線接口接收單元。
以上所述所有有線接口接收單元主要由阻抗匹配電路和前置放大器構(gòu)成，阻抗匹配電路用于內(nèi)部通信單元與有線線纜間進行阻抗變換和適配，前置放大器用于對信號進行前置放大處理。以上所述所有無線接口接收單元主要由接收天線和無線接收機構(gòu)成，用于對無線信號進行接收處理，如低躁放大和下變頻處理。
類似的，以上所述所有有線接口發(fā)送單元主要由阻抗匹配電路和功率放大器構(gòu)成，阻抗匹配電路用于內(nèi)部通信單元與有線線纜間進行阻抗變換和適配，功率放大器用于對信號進行功率放大處理。以上所述所有無線接口發(fā)送單元主要由發(fā)射天線和無線發(fā)射機構(gòu)成，用于對無線信號進行發(fā)射上變頻處理和功率放大處理。
參見圖2a～圖2d，圖中所有的光發(fā)射器其實際是相同的，都是基于LED或LED陣列的光發(fā)射器，參見圖3，光發(fā)射器中包括濾波器310，驅(qū)動電路320，LED或LED陣列330。濾波器310用于濾除信號外噪聲；驅(qū)動電路320用于接收濾波器的輸出信號，產(chǎn)生正向電流通過組件，對LED或LED陣列330提供直流偏置；LED或LED陣列330用于根據(jù)輸入信號進行光強度調(diào)制，通過光信號進行無線傳輸。當然，如果光發(fā)射器中不包括濾波器310也是成立的，只是這樣會有干擾，效果不好。
如果光無線通信系統(tǒng)采用頻分雙工模式(FDD)的方式，則對于本發(fā)明的照明通信終端和照明通信裝置中的光發(fā)射器而言，兩者中的一個為照明光發(fā)射器，另一個為紅外光發(fā)射器；如果光無線通信系統(tǒng)采用時分雙工模式(TDD)的方式，則對于本發(fā)明的照明通信終端和照明通信裝置中的光發(fā)射器而言，兩者可以皆為照明光發(fā)射器，或者其中一個為照明光發(fā)射器，另一個為紅外光發(fā)射器。紅外光發(fā)射器和照明光發(fā)射器的差別主要是所采用的LED不同，紅外光發(fā)射器采用紅外LED，而照明光發(fā)射器采用照明光LED或照明光LED陣列，也就是說，對于照明光LED或照明光LED陣列，其不僅用于以光的形式傳輸數(shù)據(jù)，還用于照明。
照明光LED(或照明光LED陣列)發(fā)射的可見光波長范圍為380nm～780nm，輸入的調(diào)制信號通過引起照明光LED的導通電流的變化，進行直接光強度調(diào)制(Intensity Modulation)。
照明光LED(或照明光LED陣列)驅(qū)動電路的主要目標是產(chǎn)生正向電流通過組件，這可采用恒壓源或恒流源來實現(xiàn)。
圖4(a)是成本最低的解決方案，它將照明光LED串聯(lián)一個鎮(zhèn)流電阻(RB)，再于電路的兩端加上恒壓源。由于鎮(zhèn)流電阻會限制通過的電流，而照明光LED的非線性V-I曲線也會讓這種方法的穩(wěn)流能力非常差；此外，只要外加電壓或照明光LED的正向電壓(VF)有任何變動，照明光LED的電流都會改變，因而這種照明光LED電流的極端改變會影響顯示器亮度，這是許多應用無法接受的。
圖4(b)是一種較為理想的解決方案，其采用恒流源的方式來實現(xiàn)。具體為直接針對電流感測電阻的兩端電壓進行穩(wěn)壓，此時通過照明光LED的電流是由電源供應的參考電壓值和電流感測電阻值來決定。絕大多數(shù)顯示器都需要多個照明光LED，若要靈活地驅(qū)動多個照明光LED，應將所有照明光LED串聯(lián)，確保每顆照明光LED的電流都相同。若要以并聯(lián)方式推動照明光LED，每個照明光LED都必須串聯(lián)一個鎮(zhèn)流電阻，避免通過它們的電流出現(xiàn)差異，但是這些電阻也會浪費功率，降低電路效率。該方式能避免照明光LED正向電壓改變而造成的電流變動，只要使用可控制的恒定正向電流，就能提供可控制的恒定顯示亮度。恒流源的產(chǎn)生非常簡單，控制器不需將電源輸出穩(wěn)壓。
圖4(a)和圖4(b)只是兩種具體的實施方式，在實際操作中還可以采用其他的實現(xiàn)方式，但無論采用那種方式，其本質(zhì)都是應用恒壓源或恒流源來實現(xiàn)。
參見圖2a～圖2d，圖中所有的光接收器其實際也是相同的，參見圖5，光接收器包括驅(qū)動電路510，光檢測器520和濾波器530。光檢測器520在驅(qū)動電路510的驅(qū)動下，接收光信號，并將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后傳送給濾波器530；濾波器530用于濾除信號外噪聲，并將濾波后的信號傳送給電解調(diào)器。當然，如果光接收器中不包括濾波器530也是成立的，只是這樣會有干擾，效果不好。
同樣的，如果光無線通信系統(tǒng)采用FDD方式，則對本發(fā)明的照明通信終端和照明通信裝置中的光接收器而言，兩者中的一個為照明光接收器，另一個為紅外光接收器；如果光無線通信系統(tǒng)采用TDD方式，則對于本發(fā)明的照明通信終端和照明通信裝置的中光接收器而言，兩者可以皆為照明光接收器，或者其中一個為照明光接收器，另一個為紅外光接收器。紅外光接收器和照明光接收器的差別主要是所采用的光敏二極管不同，紅外光接收器采用紅外光敏二極管，照明光接收器采用照明光光敏二極管(或稱之為白光光敏二極管)。
白光光敏二極管，利用直接檢測(Direct Detection)技術將已被信息調(diào)制的可見光信號即照明光信號，波長范圍為380nm～780nm的信號，轉(zhuǎn)換為電信號，它相當于電通信系統(tǒng)中的檢波器。
另外，光檢測器也可以用太陽能電池板來實現(xiàn)，太陽能電池板除將已被信息調(diào)制的可見光信號，即本發(fā)明中波長范圍為380nm～780nm的信號，轉(zhuǎn)換為電信號外，還能利用可見光的光能即照明光能為其所在的設備供電。
需要說明的是，對于上下行傳輸中，至少有一條線路必須采用照明光發(fā)射器，以在傳輸數(shù)據(jù)的同時實現(xiàn)照明功能，即光發(fā)射器121和光發(fā)射器132中至少一個采用照明光發(fā)射器，相應的，光接收器122和光接收器131要與之相匹配。
參見圖2a～圖2d，圖中所有電調(diào)制器和電解調(diào)器其實際也是相同的，且可以是基于正交頻分復用(OFDM)技術的電調(diào)制器和電解調(diào)器，也可以是基于擴頻技術的電調(diào)制器和電解調(diào)器，還可以是基于以太網(wǎng)物理層的電調(diào)制器和電解調(diào)器。當然，實際應用中并不限于此，此僅為幾種實施例而已。
參見圖6和圖7，其分別為基于OFDM技術的電調(diào)制器和電解調(diào)器的原理功能框圖。
參見圖6，基于OFDM技術的電調(diào)制器包括信道編碼單元610，符號映射單元620和OFDM調(diào)制器630；其中，信道編碼單元610用于接收待發(fā)送信號并對該信號進行信道編碼處理，之后，由符號映射單元620對經(jīng)信道編碼后的信號作數(shù)字調(diào)制的星座圖符號映射處理，OFDM調(diào)制器630用于對經(jīng)符號映射后的符號作OFDM調(diào)制處理。
參見圖7，基于OFDM技術的電解調(diào)器包括信道解碼單元730，符號解映射單元720和OFDM解調(diào)器710，其中，OFDM解調(diào)器710用于對接收到的信號作OFDM解調(diào)處理，符號解映射單元720用于對經(jīng)OFDM解調(diào)后的信號作數(shù)字調(diào)制的星座圖符號解映射處理，信道解碼單元730用于對接收到的信號進行信道解碼處理。
當照明通信裝置120和遠端通信設備110間使用有線線纜的方式實現(xiàn)連接，且采用基于OFDM技術的電調(diào)制器和電解調(diào)器時，如果有線線纜為電話線，則采用數(shù)字用戶線(xDSL)電調(diào)制器和電解調(diào)器；如果有線線纜為有線電視(CATV)電纜，則采用電纜(Cable)電調(diào)制器和電解調(diào)器；如果有線線纜為電源線，則采用電力線通信(PLC)電調(diào)制器和電解調(diào)器。采用基于OFDM技術的電調(diào)制器和電解調(diào)器時，其優(yōu)點是(1)頻譜利用率高，理論上可以達到Shannon信息論的極限；(2)能有效克服符號間干擾(ISI)；(3)能有效抵抗信道衰落，OFDM技術把頻率選擇性衰落信道劃為多個并行的相關的平坦衰落信道，因此采用簡單的信道均衡技術就能滿足系統(tǒng)性能要求，不需要采用復雜的自適應均衡技術；(4)抗噪聲干擾，OFDM對信道噪聲干擾的克服是通過子信道分配來實現(xiàn)的；(5)適合高速數(shù)據(jù)傳輸。因而，能夠抗多徑干擾，避免光無線信道和有線線纜信道的時延擴展，提高照明光LED的調(diào)制速率。
當照明通信裝置120和遠端通信設備110間使用有線線纜的方式實現(xiàn)連接，且采用基于擴頻技術的電調(diào)制器和電解調(diào)器時，遠端通信設備的電調(diào)制器和電解調(diào)器可以為基于直接序列擴頻(DSDirect Sequence Spread Spectrum簡稱直擴)技術的電調(diào)制器和電解調(diào)器，也可以是基于調(diào)頻(FH，F(xiàn)requency Hopping)技術的電調(diào)制器和電解調(diào)器，還可以是基于跳時(THTime Hopping)、線性調(diào)頻(Chirp)等技術的電調(diào)制器和電解調(diào)器。采用基于擴頻技術的電調(diào)制器和電解調(diào)器時，其優(yōu)點是(1)頻譜密度低，對其它系統(tǒng)的電磁干擾小；(2)抗干擾性強，誤碼率低；(3)具有信息保密性；(4)可以實現(xiàn)碼分多址。
下面對基于OFDM技術的電調(diào)制器和電解調(diào)器做一簡介。
圖8是圖6中OFDM調(diào)制器的原理功能框圖，通信數(shù)據(jù)的二進制信息經(jīng)信道編碼后，首先進行數(shù)字調(diào)制、串并轉(zhuǎn)換(或先進行串并轉(zhuǎn)換，再數(shù)字調(diào)制)，變?yōu)镸路并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)序列{X(k)}，k＝0，1，...N-1，N為子載波個數(shù)。快速傅里葉逆變換(IFFT)單元將其轉(zhuǎn)化為時域序列{x(n)}，n＝0，1，...N-1。隨后加入循環(huán)前綴CP，再經(jīng)過并串轉(zhuǎn)換后將該序列送往功率放大器。
圖9是圖7中OFDM解調(diào)器的原理功能框圖，接收到信號的前置放大器將接收信號放大后，經(jīng)過刪除循環(huán)前綴和串并轉(zhuǎn)換處理后，信號表示為{y(n)}，n＝0，1，...N-1，N為子載波個數(shù)。之后進行快速傅里葉變換(FFT)操作后得到頻域信號{Y(k)}，k＝0，1，...N-1。然后，做數(shù)字解調(diào)和并串轉(zhuǎn)換(或先進行并串轉(zhuǎn)換和再數(shù)字解調(diào))處理，信道解碼后得到通信數(shù)據(jù)的二進制信息。
下面對基于擴頻技術的電調(diào)制器和電解調(diào)器做一簡介。
參見圖10和圖11，其分別為基于DS技術的電調(diào)制器和電解調(diào)器的原理功能框圖。
參見圖10，基于DS技術的調(diào)制器(該方式頻譜的擴展是直接由高碼率的擴頻碼序列進行調(diào)制而得到的)發(fā)送端輸入的攜帶共存協(xié)商信令的二進制信息，經(jīng)信道編碼后，由擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻碼序列去調(diào)制以展寬信號的頻譜，再經(jīng)過數(shù)字調(diào)制器進行調(diào)制處理后，發(fā)送出去。擴頻碼序列可采用偽隨機碼(PN碼)序列，該序列有較優(yōu)良的自相關和互相關特性。
參見圖11，基于DS技術的解調(diào)器在接收端收到的含有噪聲的寬帶信息信號，先經(jīng)過數(shù)字解調(diào)，然后通過本地產(chǎn)生的與發(fā)送端相同的擴頻碼序列進行擴頻解調(diào)，再經(jīng)過窄帶濾波器、信道解碼，恢復出攜帶共存協(xié)商信令的二進制信息。
參見圖12和圖13，其分別為基于FH技術的電調(diào)制器和電解調(diào)器的原理功能框圖。
參見圖12，基于FH技術的調(diào)制器發(fā)送端輸入的攜帶共存協(xié)商信令的二進制信息，經(jīng)信道編碼后，再經(jīng)過數(shù)字調(diào)制器進行調(diào)制處理，然后數(shù)字調(diào)制器和由擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻碼序列控制的頻率合成器的輸出頻率進行混頻，以展寬信號的頻譜，之后發(fā)送出去。擴頻碼序列可采用偽隨機碼(PN碼)序列，該序列有較優(yōu)良的自相關和互相關特性。
參見圖13，基于FH技術的電解調(diào)器在接收端收到的含有噪聲的寬帶信息信號，先經(jīng)過數(shù)字解調(diào)，然后數(shù)字解調(diào)單元的輸出和由本地產(chǎn)生的與發(fā)送端相同的擴頻碼序列進行控制的頻率合成器的輸出頻率進行混頻，再經(jīng)過信道解碼，恢復出攜帶共存協(xié)商信令的二進制信息。
以上所述通信終端包括但不限于電腦，手機，傳真機，電話，PDA，，網(wǎng)絡電視等，遠端通信設備包括但不限于電腦，手機，傳真機，電話，PDA，網(wǎng)絡電視等，其中，遠端通信設備與通信終端可以是相同的設備也可以是不同的設備。
通過以上實現(xiàn)方案可以看出，本發(fā)明除家庭應用，還特別適合于以下應用場景在有強電磁干擾的場所；一些不宜布線的場所，比如在具有紀念意義的古建筑，危險性大的工廠、車間；在走線成本高、施工難度大或經(jīng)市政部門審批困難的場合，如馬路兩側(cè)建筑物之間；一些臨時性的場所，如展覽廳、短期租用的商務辦公室；一些具有移動性的場合，如使用便攜電腦的交易大廳等?？梢姡瑹o論室內(nèi)室外均適用。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種照明光無線通信系統(tǒng)，用于照明以及與遠端通信設備進行通信，其特征在于，該系統(tǒng)包含照明通信裝置，照明通信終端和通信終端，其中，所述照明通信裝置，用于接收來自遠端通信設備的信源信號；將接收到的信源信號轉(zhuǎn)換為光信號，并以光信號的方式進行無線傳輸，或者，接收光信號，將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳送給遠端通信設備；其中，所述照明通信裝置接收或發(fā)送的光信號之一或兩者均為照明光；所述照明通信終端，用于將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后傳送給通信終端，或者，將來自通信終端的待發(fā)送電信號轉(zhuǎn)換為光信號后無線傳輸給照明通信裝置；所述通信終端，用于接收來自照明通信終端的電信號，進行相應處理，或?qū)⑻幚砗蟮碾娦盘柊l(fā)送給照明通信終端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述照明通信裝置中包括光發(fā)射器、光接收器、接口接收單元和接口發(fā)送單元，其中，所述接口接收單元，用于接收來自遠端通信設備的信源信號，并將該信號轉(zhuǎn)換為光發(fā)射器能夠識別的信號后傳送給光發(fā)射器；所述光發(fā)射器，用于將接收到的信號轉(zhuǎn)換為光信號，并以光信號的方式進行無線傳輸；所述光接收器，用于接收來自照明通信終端的光信號，將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳送給接口發(fā)送單元；所述接口發(fā)送單元，將接收到的信號傳送給遠端通信設備。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述照明通信終端中包括光發(fā)射器、電解調(diào)器、電調(diào)制器和光接收器，所述光接收器，用于將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后傳送給電解調(diào)器；所述電解調(diào)器，用于對接收到的信號做解調(diào)處理后傳送給通信終端；所述電調(diào)制器，用于對來自通信終端的信號做調(diào)制處理后發(fā)送給光發(fā)射器；所述光發(fā)射器，用于將接收到的來自電調(diào)制器的信號轉(zhuǎn)換為光信號，以光信號的方式進行無線傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述照明通信裝置中包括光發(fā)射器、光接收器、接口接收單元、接口發(fā)送單元，電調(diào)制器和電解調(diào)器，其中，所述接口接收單元，用于接收來自遠端通信設備的信源信號，并將該信號轉(zhuǎn)換為電解調(diào)器能夠識別的信號后傳送給電解調(diào)器；所述電解調(diào)器，用于對接收到的信號做解調(diào)處理后傳送給光發(fā)射器；所述光發(fā)射器，用于將接收到的信號轉(zhuǎn)換為光信號，并以光信號的方式進行無線傳輸；所述光接收器，用于接收來自照明通信終端的光信號，將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳送給電調(diào)制器；所述電調(diào)制器，用于對接收到的信號做調(diào)制處理后發(fā)送給接口發(fā)送單元；所述接口發(fā)送單元，將接收到的信號傳送給遠端通信設備。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述照明通信終端中包括光發(fā)射器和光接收器，所述光接收器，用于將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后傳送給通信終端；所述光發(fā)射器，用于將接收到的來自通信終端的信號轉(zhuǎn)換為光信號，以光信號的方式進行無線傳輸。
6.根據(jù)權(quán)利要求2～5任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光發(fā)射器為基于發(fā)光二極管LED或LED陣列的光發(fā)射器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基于LED或LED陣列的光發(fā)射器至少包括驅(qū)動電路和LED或LED陣列；其中，所述驅(qū)動電路，用于對信號進行驅(qū)動，對LED或LED陣列提供直流偏置；所述LED或LED陣列，用于根據(jù)輸入信號進行光強度調(diào)制，通過光信號進行無線傳輸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基于LED或LED陣列的光發(fā)射器進一步包括濾波器，其中，所述濾波器，用于濾除信號外噪聲，并將濾波后的信號傳送給驅(qū)動電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述LED或LED陣列為紅外LED或LED陣列，或者為照明光LED或LED陣列；當所述LED或LED陣列為照明光LED或LED陣列時，該LED或LED陣列進一步用于照明。
10.根據(jù)權(quán)利要求2～5任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光接收器包括驅(qū)動電路，光檢測器，濾波器，所述驅(qū)動電路，用于驅(qū)動光檢測器，對光檢測器提供直流偏置；所述光檢測器在驅(qū)動電路的驅(qū)動下，接收光信號，并將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后傳送給濾波器；所述濾波器，用于濾除信號外噪聲，并將濾波后的信號傳送給電解調(diào)器；所述光檢測器為紅外光檢測器或照明光檢測器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光檢測器為光敏二極管或太陽能電池板；當所述光信號為照明光時，所述光敏二極管為照明光光敏二極管，且所述照明光的波長范圍為380～780nm；當所述光信號為紅外光時，所述光敏二極管為紅外光光敏二極管。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，遠端通信設備中包含核心處理單元，電調(diào)制器，電解調(diào)器，接口發(fā)送單元和接口接收單元其中，所述核心處理單元，用于接收或產(chǎn)生信源信號，將該信源信號發(fā)送給電調(diào)制器，或者，用于對來自電解調(diào)器的信號進行處理；所述電調(diào)制器，用于對來自核心處理單元的信號做調(diào)制處理后，發(fā)送給接口發(fā)送單元；所述接口發(fā)送單元，用于將接收到的信號傳送給照明通信裝置；所述接口接收單元，用于將來自照明通信裝置的信號傳送給電解調(diào)器；所述電解調(diào)器，用于對接收到的信號做解調(diào)處理后，傳送給核心處理單元。
13.根據(jù)權(quán)利要求2、4或12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接口接收單元為有線接口接收單元，所述接口發(fā)送單元為有線接口發(fā)送單元；或者，所述接口接收單元為無線接口接收單元，所述接口發(fā)送單元為無線接口發(fā)送單元。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述核心處理單元為電腦，或手機，或固定電話，或傳真機，或PDA，或網(wǎng)絡電視。
15.根據(jù)權(quán)利要求3、4或12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電調(diào)制器為基于正交頻分復用OFDM技術的電調(diào)制器，或基于擴頻技術的電調(diào)制器，或以太網(wǎng)物理層電調(diào)制器；所述電解調(diào)器為基于OFDM技術的電解調(diào)器，或基于擴頻技術的電解調(diào)器，或以太網(wǎng)物理層電解調(diào)器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基于OFDM技術的電調(diào)制器包括信道編碼單元，符號映射單元，OFDM調(diào)制器；其中，信道編碼單元用于接收待發(fā)送信號并對該信號進行信道編碼處理，符號映射單元用于對經(jīng)信道編碼后的信號作數(shù)字調(diào)制的星座圖符號映射處理，OFDM調(diào)制器用于對經(jīng)符號映射后的符號作OFDM調(diào)制處理；所述基于OFDM技術的電解調(diào)器包括，信道解碼單元，符號解映射單元，OFDM解調(diào)器，其中，OFDM解調(diào)器用于對接收到的信號作OFDM解調(diào)處理，符號解映射單元用于對經(jīng)OFDM解調(diào)后的信號作數(shù)字調(diào)制的星座圖符號解映射處理，信道解碼單元用于對接收到的信號進行信道解碼處理。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基于OFDM技術的電調(diào)制器為數(shù)字用戶線xDSL電調(diào)制器，或電纜Cable電調(diào)制器，或電力線通信PLC電調(diào)制器；所述基于OFDM技術的電解調(diào)器為xDSL電解調(diào)器，或Cable電解調(diào)器，或PLC電解調(diào)器。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所基于述擴頻技術的電調(diào)制器和電解調(diào)器為基于直接序列擴頻DS技術，或基于調(diào)頻FH技術，或基于跳時TH技術、或基于線性調(diào)頻Chirp技術的電調(diào)制器和電解調(diào)器。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，當所述接口接收單元為有線接口接收單元，接口發(fā)送單元為有線接口發(fā)送單元時，所述照明通信裝置與遠端通信設備直接通過有線線纜的方式實現(xiàn)連接，且所述有線線纜為電話線，或CATV電纜，或以太網(wǎng)線，或電源線。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述照明通信終端位于通信終端內(nèi)部，或通信終端外部；當照明通信終端位于通信終端外部時，一個照明通信終端與一個或一個以上通信終端之間進行有線或無線傳輸。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通信終端為電腦，或手機，或傳真機，或固定電話，或PDA，或網(wǎng)絡電視。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種照明光無線通信系統(tǒng)，用于照明以及與遠端通信設備進行通信，該系統(tǒng)包含照明通信裝置，照明通信終端和通信終端，其中，照明通信裝置用于接收來自遠端通信設備的信源信號；將接收到的信源信號轉(zhuǎn)換為光信號，并以光信號的方式進行無線傳輸，照明通信終端用于將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后傳送給通信終端，通信終端用于接收來自照明通信終端的電信號，進行相應處理，或?qū)⑻幚砗蟮碾娦盘柊l(fā)送給照明通信終端，即進行反向傳輸。照明通信裝置和/或照明通信終端發(fā)出的光既可以作為光無線通信光源，又可以作為照明的光源，克服了人們慣有的照明光不能作為無線通信載體的偏見。而且，本發(fā)明不僅適用于室內(nèi)，還適用于室外。
文檔編號H04B10/116GK101026413SQ20061000831
公開日2007年8月29日 申請日期2006年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月17日
發(fā)明者鄭若濱 申請人:華為技術有限公司