CN102404051B - 一种多通道无线光总线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多通道无线光总线装置，包括一光发射机：按照无线光总线要求的待传信息发射光信号，并通过室内天花板、墙壁将光信号散射出；一光接收机：接收光发射机通过室内天花板、墙壁将光信号散射出的光信号，并将光信号转化为电流信号后减小传输过程中引起的信号失真与畸变，将正确恢复出的电信号转换为光信号后传送给无线光总线；以及分别与所述光发射机以及光接收机相连的总线接口与控制电路：用于上述一光发射机以及一光接收机与无线光总线之间的传输。本发明具有如下优点：可以克服散射式无线光通信中的多路径效应引起的码间干扰，提高总线带宽，充分发挥光载波带宽大的优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种总线装置，尤其是涉及一种多通道无线光总线装置。
背景技术
现有室内无线局域网通信技术和协议，诸如蓝牙Bluetooth技术、家庭射频HomeRF技术、IEEE802.11技术及红外数字协会IrDA标准等。由于采用射频载波或针对特殊应用而提出，具有频带有限、抗干扰性和保密性差等不足。无线光总线技术结合了传统无线网络和光纤通信的优势，具有小型化、频带宽、无需布线等特点，在灵活性、移动性和安全性等方面表现出了不可比拟的优势，能够满足封闭体内自组网宽带通信的需求。而在散射式室内无线光总线系统中，由于发射光信号经多条路径到达接收机后形成多路径效应，产生码间干扰，限制总线带宽，无法充分利用光总线带宽优势。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的由于发射光信号经多条路径到达接收机后形成多路径效应，产生码间干扰，限制总线带宽，无法充分利用光总线带宽优势等的技术问题；提供了一种可以克服散射式无线光通信中的多路径效应引起的码间干扰，提高总线带宽，充分发挥光载波带宽大的优势的一种多通道无线光总线装置。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种多通道无线光总线装置，基于波分复用，其特征在于，包括
一光发射机：按照无线光总线要求的待传信息发射光信号，并通过室内天花板、墙壁将光信号散射出；
一光接收机：接收光发射机通过室内天花板、墙壁将光信号散射出的光信号，并将光信号转化为电流信号后减小传输过程中引起的信号失真与畸变，将正确恢复出的电信号转换为光信号后传送给无线光总线；
以及分别与所述光发射机以及光接收机相连的总线接口与控制电路11：用于上述一光发射机以及一光接收机与无线光总线之间的传输。
在上述技术方案基础上更进一步的技术方案是：
所述一种多通道无线光总线装置，所述的光发射机包括：
接收由总线接口与控制电路11发出的编码信号的LED驱动控制电路1，所述编码信号由总线接口与控制电路11按照无线光总线的待传信息将信号通过信号处理与线路编码后获得；
以及LED驱动控制电路1按接收到的编码信号驱动其工作的LED阵列2，所述LED阵列(2)直接将光信号发射出去，并通过室内天花板、墙壁形成散射。
所述一种多通道无线光总线装置，所述光接收机包括：
接收上述LED阵列(2)发射出的经室内天花板、墙壁散射光信号的基于复合抛物面聚光器的非成像大视场光学接收天线3；
一通带光滤波器4：该通带光滤波器4通带带宽为±20nm，用来接收非成像大视场光学接收天线3传递的光信号；
一Si-PIN转换器6：将通过通带光滤波器4的光信号通过光电效应将光信号转化为电流信号；
一前置跨组放大器7：将Si-PIN转换器6输出的电流信号转换为后续电路能过处理的低幅值电压信号；
一限幅放大器8：将前置跨组放大器7输出的低幅值信号放大至后续数字处理电路的标准TTL电平信号；
一均衡滤波电路9和一判决与时钟恢复电路10：对上述标准TTL电平信号做信号失真与畸变恢复处理，获得恢复后的光信号，并将光信号传送给总线接口与控制电路11，总线接口与控制电路11对信号进行相应解码与处理后传送给无线光总线。
因此，本发明具有如下优点：1.设计合理，结构简单，噪声较小且完全实用；2. 可以克服散射式无线光通信中的多路径效应引起的码间干扰，提高总线带宽，充分发挥光载波带宽大的优势。
附图说明
图1 是本发明的系统结构示意图；
图2是本发明的散射式室内无线光总线多路径传输示意图；
图3是本发明的多路径效应引起的码间干扰示意图；
图4是本发明的集成光收发机组成示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
图中附图标记为： LED驱动控制电路-1， LED阵列-2， 非成像大视场光学接收天线-3， 通带光滤波器-4， Si-PIN转换器-6， 前置跨组放大器-7， 限幅放大器-8，均衡滤波电路-9， 判决与时钟恢复电路-10， 总线接口与控制电路-11。
实施例：
一种多通道无线光总线装置，基于波分复用，它具有：
一光发射机：按照无线光总线要求的待传信息发射光信号，并通过室内天花板、墙壁将光信号散射出；一光接收机：接收光发射机通过室内天花板、墙壁将光信号散射出的光信号，并将光信号转化为电流信号后减小传输过程中引起的信号失真与畸变，将正确恢复出的电信号转换为光信号后传送给无线光总线；以及分别与所述光发射机以及光接收机相连的总线接口与控制电路11：用于上述一光发射机以及一光接收机与无线光总线之间的传输。
图1所示的与总线和客户端相连的光收发机均为图4所示的光收发机。光收发机包含光发射机和光接收机；光发射机包括：接收由总线接口与控制电路11发出的编码信号的LED驱动控制电路1，所述编码信号由总线接口与控制电路11按照无线光总线的待传信息将信号通过信号处理与线路编码后获得；以及LED驱动控制电路1按接收到的编码信号驱动其工作的LED阵列2，所述LED阵列2直接将光信号发射出去，并通过室内天花板、墙壁形成散射；光接收机包括：接收上述LED阵列2发射出的经室内天花板、墙壁散射光信号的基于复合抛物面聚光器的非成像大视场光学接收天线3；一通带光滤波器4：该通带光滤波器4通带带宽为±20nm，用来接收非成像大视场光学接收天线3传递的光信号；一Si-PIN转换器6：将通过通带光滤波器4的光信号通过光电效应将光信号转化为电流信号；一前置跨组放大器7：将Si-PIN转换器6输出的电流信号转换为后续电路能过处理的低幅值电压信号；一限幅放大器8：将前置跨组放大器7输出的低幅值信号放大至后续数字处理电路的标准TTL电平信号；一均衡滤波电路9和一判决与时钟恢复电路10：对上述标准TTL电平信号做信号失真与畸变恢复处理，获得恢复后的光信号，并将光信号传送给总线接口与控制电路11，总线接口与控制电路11对信号进行相应解码与处理后传送给无线光总线。
如图1，与总线相连的相邻光收发机，其发射机的光源采用不同的波长，光源波长可选取780nm、850nm或940nm。每个波长的光发射机覆盖室内一定区域，此区域内的客户端接收机通带滤波器的中心波长与发射机匹配，其通带带宽为±20nm。区域内散射多路径效应引起的脉冲展宽时间很小，与总线带宽相比可忽略，产生不了码间干扰，从而克服了散射式无线光通信中的多路径效应引起的码间干扰，提高了总线带宽，充分发挥了光载波带宽优势。
如图4，光发射机的工作过程：总线接口与控制电路11接收无线光总线要求的待传信息，通过信号处理与线路编码，将编码信号传递给LED驱动控制电路1，LED驱动控制电路1按接收到的信号驱动LED阵列2工作，LED阵列2直接将光信号发射出去，通过室内天花板、墙壁等散射至接收光学天线。
如图4，光接收机的工作过程：基于复合抛物面聚光器的非成像大视场光学接收天线3接收散射光信号，经通带带宽为±20nm的通带光滤波器4至Si-PIN 6的光敏面。Si-PIN 6通过光电效应将光信号转化为电流信号，前置跨组放大器7将Si-PIN输出的电流信号转换为后续电路能过处理的低幅值电压信号。限幅放大器8将跨组放大器7输出的低幅值信号放大至后续数字处理电路的标准TTL电平信号。均衡滤波电路9和判决与时钟恢复电路10利用数字信号处理技术对输入的信号做进一步处理，减小传输过程中引起的信号失真与畸变，将正确恢复出的信号传送给总线接口与控制电路11。总线接口与控制电路11对信号进行相应解码与处理后传送给无线光总线。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了LED驱动控制电路1、LED阵列2、非成像大视场光学接收天线3、通带光滤波器4、Si-PIN转换器6、前置跨组放大器7、限幅放大器8、均衡滤波电路9、判决与时钟恢复电路10、总线接口与控制电路11等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (2)
1.一种多通道无线光总线装置，基于波分复用，其特征在于，包括
一光发射机：按照无线光总线要求的待传信息发射光信号，并通过室内天花板、墙壁将光信号散射出；
一光接收机：接收光发射机通过室内天花板、墙壁将光信号散射出的光信号，并将光信号转化为电流信号后减小传输过程中引起的信号失真与畸变，将正确恢复出的电信号传送给总线接口与控制电路（11），经过总线接口与控制电路（11）的解码与处理后传送给无线光总线；
所述的光发射机包括：接收由总线接口与控制电路（11）发出的编码信号的LED驱动控制电路（1），所述编码信号由总线接口与控制电路（11）按照无线光总线的待传信息将信号通过信号处理与线路编码后获得；以及LED驱动控制电路（1）按接收到的编码信号驱动其工作的LED阵列（2），所述LED阵列(2)直接将光信号发射出去，并通过室内天花板、墙壁形成散射；
与总线相连的相邻光收发机，其光发射机的光源采用不同的波长，每个波长的光发射机覆盖室内一定区域，此区域内的客户端光接收机通带滤波器的中心波长与光发射机匹配，其通带带宽为±20nm；
所述光接收机基于复合抛物面聚光器的非成像大视场光学接收天线（3）接收散射光信号，经通带带宽为±20nm的通带光滤波器（4）至Si-PIN转换器 (6)的光敏面；Si-PIN转换器( 6)通过光电效应将光信号转化为电流信号，前置跨组放大器（7）将Si-PIN转换器（6）输出的电流信号转换为后续电路能过处理的低幅值电压信号；限幅放大器（8）将前置跨组放大器（7）输出的低幅值信号放大至后续数字处理电路的标准TTL电平信号；均衡滤波电路（9）和判决与时钟恢复电路（10）利用数字信号处理技术对输入的信号做进一步处理后，将正确恢复出的信号传送给总线接口与控制电路（11）；总线接口与控制电路（11） 对信号进行相应解码与处理后传送给无线光总线。
2.根据权利要求1所述的一种多通道无线光总线装置，其特征在于，所述光接收机包括：
接收上述LED阵列(2)发射出的经室内天花板、墙壁散射光信号的基于复合抛物面聚光器的非成像大视场光学接收天线（3）；
一通带光滤波器（4）：该通带光滤波器（4）通带带宽为±20nm，用来接收非成像大视场光学接收天线（3）传递的光信号；
一Si-PIN转换器（6）：将通过通带光滤波器（4）的光信号通过光电效应将光信号转化为电流信号；
一前置跨组放大器（7）：将Si-PIN转换器（6）输出的电流信号转换为后续电路能过处理的低幅值电压信号；
一限幅放大器（8）：将前置跨组放大器（7）输出的低幅值信号放大至后续数字处理电路的标准TTL电平信号；
一均衡滤波电路（9）和一判决与时钟恢复电路（10）：对上述标准TTL电平信号做信号失真与畸变恢复处理，获得恢复后的电信号，并将电信号传送给总线接口与控制电路（11），总线接口与控制电路（11）对信号进行相应解码与处理后传送给无线光总线。
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