CN102546014A

CN102546014A - 一种无线网络系统

Info

Publication number: CN102546014A
Application number: CN2010105968025A
Authority: CN
Inventors: 郭丰亮
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明公开了一种无线网络系统，包括设置相同的上行链路和下行链路，所述下行链路包括依次连接的信号源、OFDM调制模块和发射模块，以及依次连接的接收模块、OFDM解调模块和信宿，所述发射模块与所述接收模块之间为无线信道，所述无线信道为一种LED照明光波作为载波信号的通讯信道。本发明的无线网络系统是一种基于LED照明光波的无线传输网络，可采用发光二极管制成接收模块或发射模块，同时也可以采用同一只具有反偏置的发光二极管，一部分作为接收模块，而另一部分作为发射模块，实现发射模块与接收模块的同体信息的收发传输，具有低成本低，高速，安全，稳定的有益效果。

Description

一种无线网络系统

技术领域

本发明涉及通讯系统领域，具体的涉及一种无线网络系统。

背景技术

目前基于RF的WIFI接入点不同，RF需要无线网络必须在所有用户之间共享频谱，这对每一个电子设备都提出了苛刻的要求。同时具有以下这些不足之处：

1.稳定差：RF的WIFI无线网络就我国的网络环境来说，由于房屋基本都是钢筋混凝土结构，并且格局复杂多样，环境对RF无线信号的衰减严重，因而无线网络的不稳定性是不可避免的。

2.速度低：根据相关资料显示，RF的WIFI无线网络的传输速率较慢一般为11M，54M，108M，衰减现象还比较严重。

3.安全性：RF的WIFI无线企业和家庭网络组网的一个重要问题就是网络安全的保障，特别是当你使用宽带连接时这点尤为重要。RF无线网络的安全性永远也没有办法和有线网络的安全性相提并论，除非你部署了端到端的加密技术，否则都无法保障无线网络所谓的真正的安全通信。而无线网络是通过特定的无线电波传送的，所以在这个发射频率的有效范围内，任何具有合适的接收设备的人都可以捕获该频率的信号，这必然会影响到一个局域网络中的安全，因而，无线网络用户对于重要数据需要特别加密以增加安全性。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种超低成本，高速，安全，稳定的无线网络系统。

为了解决上述技术问题，实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

一种无线网络系统，包括设置相同的上行链路和下行链路，所述下行链路包括依次连接的信号源、OFDM调制模块和发射模块，以及依次连接的接收模块、OFDM解调模块和信宿，所述发射模块与所述接收模块之间为无线信道，所述无线信道为一将LED照明光波作为载波信号的通讯信道。

进一步的，所述发射模块包括依次连接的一用于将数字信号转换成适合在LED照明光波中传输的码型的线路编码模块、一具有将数字信号进行电-光转换并将转换后的光信号加载到LED照明光波上，即用于给定一调制电流的调制电路模块和一用于发射LED照明光波的LED发生器。

进一步的，所述LED发生器内设置有白光LED或红外光LED或这白光LED与红外光LED的结合。

进一步的，所述LED发生器还连接有一用于给定恒定偏置电流的控制电路。

进一步的，所述接收模块包括光电探测器、前置放大电路、主放大电路、自动增益控制电路、均衡器、时钟提取电路及判决电路，所述光电探测器位于接收模块的最前端，完成光脉冲信号转变为电脉冲信号，所述前置放大电路连接所述光电探测器用于放大转变后的电脉冲信号的信噪比，所述主放大电路实现无失真的放大经过所述前置放大器的输出信号，所述主放大电路的输出信号的电平幅度稳定由所述自动增益控制电路实现，最后经过所述均衡器、所述时钟提取电路及所述判决电路取得再生的数字信号。

进一步的，所述光电探测器还连接有一偏压控制器。

进一步的，所述前置放大器包括第一增强型的CMOS场效应管和第二增强型的CMOS场效应管，所述第一增强型的CMOS场效应管和第二增强型的CMOS场效应管的栅极互联后通过第一电容连接所述光电探测器的输出端，所述第一增强型的CMOS场效应管和第二增强型的CMOS场效应管漏极互联后通过第二电容连接所述主放大器的输入端，所述第一增强型的CMOS场效应管的源极接电源，所述第二增强型的CMOS场效应管源极接地，所述第一增强型的CMOS场效应管和第二增强型的CMOS场效应管构成的放大管的输入输出端之间跨接有电阻。

进一步的，所述上行链路中的发射模块和下行链路中的接收模块设置为一体。

进一步的，所述下行链路中的发射模块和上行链路中的接收模块设置为一体。

进一步的，作为系统的一个组成部分，采用发光二极管制成我们需要的接收器或发射器，同时也可以采用同一只具有反偏置的LED，并且在效果上，作为制造工艺的一个组成部分，使得LED的一部分作为接收器，而另一部分作为发射器，实现发射与接收器的同体信息的收发传输。

本发明是采用互联网到室内，通过有线或无线进行，未来在室内只需要LED照明就可以利用光波实现无线传输，图6所示是连接PLC电力载波将互联网信号与电线相连(当然也可以直接连入互联网，需配置器)，然后在室内任何电源地方插上就可以把互联网信号引导室内后，开灯后整个室内就变成了一个无线网络环境。

与现有技术相比，本发明的无线网络系统是一种基于LED照明光传输无线网络技术，克服了基于RF的WIFI无线网络的诸多不足与缺点，包括目前RF的WIFI无线网络需要所有设备共同的频率和波长，大频率需要审批，公用频道拥挤和堵塞现象严重，网络不稳定，速度传输慢，并且网络不安全，并且有辐射长期使用对身体有害等系列的问题，通过本发明的无线网络系统能够实现简单，超低成本，高速率可达4-10Gb每秒的传输速度和带宽，网络非常稳定，并且无网络安全困扰，真正做到无线网络隔墙无耳，作为LED照明的光波无线通信本身没有任何辐射，是真正意义上的节能环保，将解决未来物连网发展时信息传输的瓶颈，该项目将极大的促进未来物连网技术的大发展，以及应用的普及，形成物连网信息传输和信息处理整个新产业版块的崛起。使中国物连网技术在国际地位上具备领先的技术优势。并带动照明物连网的崛起。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的无线网络的框架简易图。

图2是本发明的无线网络的下行链路的框架示意图。

图3是本发明的无线网络的发射模块的框架示意图。

图4是本发明的无线网络的接收模块的框架示意图。

图5是本发明的无线网络的接收模块中前置放大器的电路原理图。

图6是本发明的无线网络与电力载波结合的示意图。

图中标号说明：1、下行链路，11、发射模块，111、线路编码模块，112、调制电路模块，113、LED发生器，12、接收模块，121、光电探测器，122、前置放大电路，123、主放大电路，124、自动增益控制电路，125、均衡器，126、时钟提取电路，127、判决电路，128、偏压控制器，13、信号源，14、OFDM调制模块，15、OFDM解调模块，16、信宿，2、上行链路，3、无线信道，J1、第一增强型的CMOS场效应管，J2、第二增强型的CMOS场效应管，C1、第一电容，C2、第二电容，R_f、电阻。

具体实施方式

参见图1、图2所示，一种无线网络系统，包括设置相同的下行链路1和上行链路2，所述下行链路1包括依次连接的信号源13、OFDM调制模块14和发射模块11，以及依次连接的接收模块12、OFDM解调模块15和信宿16，所述发射模块11与所述接收模块12之间为无线信道3，所述无线信道3为一将LED照明光波作为载波信号的通讯信道。

参见图3所示，所述发射模块11包括依次连接的一用于将数字信号转换成适合在LED照明光波中传输的码型的线路编码模块111、一具有将数字信号进行电-光转换并将转换后的光信号加载到LED照明光波上，即用于给定一调制电流的调制电路模块112和一用于发射LED照明光波的LED发生器113。

进一步的，所述LED发生器113内设置有白光LED或红外光LED或这白光LED与红外光LED的结合。

进一步的，所述LED发生器113还连接有一用于给定恒定偏置电流的控制电路114。

参见图4所示，所述接收模块12包括光电探测器121、前置放大电路122、主放大电路123、自动增益控制电路124、均衡器125、时钟提取电路126及判决电路127，所述光电探测器121位于接收模块12的最前端，完成光脉冲信号转变为电脉冲信号，所述前置放大电路122连接所述光电探测器121用于放大转变后的电脉冲信号的信噪比，所述主放大电路123实现无失真的放大经过所述前置放大器122的输出信号，所述主放大电路123的输出信号的电平幅度稳定由所述自动增益控制电路124实现，最后经过所述均衡器125、所述时钟提取电路126及所述判决电路127取得再生的数字信号。

进一步的，所述光电探测器121还连接有一偏压控制器128。

参见图5所示，所述前置放大器包括第一增强型的CMOS场效应管J1和第二增强型的CMOS场效应管J2，所述第一增强型的CMOS场效应管J1和第二增强型的CMOS场效应管J2的栅极互联后通过第一电容C1连接所述光电探测器的输出端，所述第一增强型的CMOS场效应管J1和第二增强型的CMOS场效应管J2漏极互联后通过第二电容C2连接所述主放大器的输入端，所述第一增强型的CMOS场效应管J1的源极接电源，所述第二增强型的CMOS场效应管J2源极接地，所述第一增强型的CMOS场效应管J1和第二增强型的CMOS场效应管J2构成的放大管的输入输出端之间跨接有电阻Rf。

本发明的无线网络系统中所使用的前置放大器的特点可归纳如下：

(1)放大器的总电阻和电路时间常数小，波形失真小，通常不必考虑均衡；

(2)输出电阻小，放大器不易感应祸合噪声和电磁干扰；

(3)负反馈使放大器的特性容易控制，稳定性也显著地提高；

(4)灵敏度高，动态范围大，适合于宽带应用。

优选的，所述上行链路2中的发射模块11和下行链路1中的接收模块12设置为一体。

优选的，所述下行链路1中的发射模块11和上行链路2中的接收模块12设置为一体。

参见图6所示，本发明是采用互联网到室内，通过有线或无线进行，未来在室内只需要LED照明就可以利用光波实现无线传输，图6所示是连接PLC电力载波将互联网信号与电线相连(当然也可以直接连入互联网，需配置器)，然后在室内任何电源地方插上就可以把互联网信号引导室内后，开灯后整个室内就变成了一个无线网络环境。

根据不同领域开发出不同的LED照明产品具备极其广泛的市场，举例说明他的使用对象：

(1)在写字楼办公室和家庭、酒店、商场、工厂等任何室内环境里，装有LED照明灯，就可以构建一个超低成本，超高传输速度，长距离的无线传输网络，和每一个电子设备实现信息、数据了。

(2)作为物联网的重要的数据和信息传输方式，解决了RF的低速和带宽拥挤问题

(3)教室里学生打开电脑，在LED照明下无需任何网线就可以自由使用互联网来跟教授进行交流了。

(4)构成汽车大功率LED前照灯信息传输系统。利用光通信宽带大容量的特点，可将本车多种信息(车牌号、车速、载重量等)自动瞬时地传输到各种交通监控设备，以实现自动缴费、车辆登记、测速等，解决目前智能交通系统ITS中最为头痛的车辆信息采集问题。该系统也可用在自动车库门、私家停车场等处，实现无人化管理。

(5)构成LED交通信号灯信息传输系统。利用LED交通信号灯将交通指挥信息实时传递到各种车辆(车载计算机)、行人(盲人导行设备)，及时提醒当事人，必要时使车辆自动减速刹车，以避免人为疏忽造成交通事故。

(6)机舱内的半导体照明一通信系统。LED照明一通信系统具有在短距离上同时传输几十套数字电视的通信能力。将来飞机舱内的半导体照明一通信系统可以直接向乘客手持的显示设备(如PDA、平板电脑)传送丰富的电视娱乐节目。既减少了专用电视网络的成本与重量，又不会干扰飞机导航系统，一举多得。

(7)构成会议室同声传译、展会讲解等室内信息广播系统。与利用无线电的现有系统相比，利用室内照明光进行语言广播具有以下优点：不需占用购买无线频点；频带宽可以容纳多种语言；光线传播范围容易限制避免了泄密，通过合理设置光源甚至能够做到在一个展室内，观众通过头戴耳机可以在不同展台前听到不同的讲解内容，互不干扰。

(8)育婴室，和重病室，孩子与病人的翻身或特殊移动都可以让父母，在LED智能照明的监控下，护士快速获知，第一时间应急处理。

(9)智能LED照明产品用在各种井下采矿业如煤矿领域里，常规无线信号难以传输或需要很高的成本时，可以采用LED无线光波网后，可以在矿井里通过LED光源组建无线光波网，传输各种数据，满足各种设备的的网络传输要求，当然发现的危险信号第一时间传输到井外的指挥中心进行危机处理的同时发出信号给井下安防系统，

(10)在安防系统里，比如在工厂或商业店铺，装有声音和移动传感智能LED灯泡可以第一时间将警报信号发给安防系统，实施监控和安防措施。这极大的增加了延伸了安防的方位，增加了触点，而且使安防有了听觉和触觉和更清晰的视觉。

(11)可以与安防和智能系统结合成光波智能传感网络，如在监狱里，每个楼房和围墙甚至监狱室门口装上LED智能照明，就可以更加严格的监视每个角落的一举一动了，照明产品会把夜里的一举一动的信息，迅速传输到预警中心，即时布控。

本发明的无线网络系统与目前的RF射频和红外网还有如下优势：

(1)可见光通信技术属于绿色通信。其信号光源的辐射光谱位于对人眼无害的可见光波段(380-780n1n)，不存在电磁辐射，对人身非常安全。

(2)可见光通信无处不在、方便快捷。用于通信的LED光源可以安装在任何需要的地方，可以很方便地实现高速无线数据传输。

(3)信号光源发射功率高。对于普通光无线通信，信号光源使用的是半导体激光器，由于受到人眼睛安全的限制，发射功率很低，系统性能受到严重限制。对于射频通信，射频信号对人体有害，也不能无限制地增加发射功率。在可见光LED通信系统中，由于通信光源是与自然光完全一样的非相干可见光，因此一般情况下无需限制发射功率。

(4)无需无线电频谱证。由于受无线电频谱管制，可用的无线电频率已经非常有限，而基于LED的可见光通信不存在其它无线通信中的频率分配问题。

(5)无电磁干扰。可应用于医院、飞机、空间站等对电磁干扰严格限制场合。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种无线网络系统，包括设置相同的下行链路(1)和上行链路(2)，所述下行链路(1)包括依次连接的信号源(13)、OFDM调制模块(14)和发射模块(11)，以及依次连接的接收模块(12)、OFDM解调模块(15)和信宿(16)，所述发射模块(11)与所述接收模块(12)之间为无线信道(3)，其特征在于：所述无线信道(3)为一将LED照明光波作为载波信号的通讯信道。

2.根据权利要求1所述的无线网络系统，其特征在于：所述发射模块(11)包括依次连接的一用于将数字信号转换成适合在LED照明光波中传输的码型的线路编码模块(111)、一具有将数字信号进行电-光转换并将转换后的光信号加载到LED照明光波上，即用于给定一调制电流的调制电路模块(112)和一用于发射LED照明光波的LED发生器(113)。

3.根据权利要求2所述的无线网络系统，其特征在于：所述LED发生器(113)内设置有白光LED或红外光LED或白光LED与红外光LED的结合。

4.根据权利要求2所述的无线网络系统，其特征在于：所述LED发生器(113)还连接有一用于给定恒定偏置电流的控制电路(114)。

5.根据权利要求1所述的无线网络系统，其特征在于：所述接收模块(12)包括光电探测器(121)、前置放大电路(122)、主放大电路(123)、自动增益控制电路(124)、均衡器(125)、时钟提取电路(126)及判决电路(127)，所述光电探测器(121)位于接收模块(12)的最前端，完成光脉冲信号转变为电脉冲信号，所述前置放大电路(122)连接所述光电探测器(121)用于放大转变后的电脉冲信号的信噪比，所述主放大电路(123)实现无失真的放大经过所述前置放大器(122)的输出信号，所述主放大电路(123)的输出信号的电平幅度稳定由所述自动增益控制电路(124)实现，最后经过所述均衡器(125)、所述时钟提取电路(126)及所述判决电路(127)取得再生的数字信号。

6.根据根据权利要求5所述的无线网络系统，其特征在于：所述光电探测器(121)还连接有一偏压控制器(128)。

7.根据权利要求6所述的无线网络系统，其特征在于：所述前置放大器包括第一增强型的CMOS场效应管(J1)和第二增强型的CMOS场效应管(J2)，所述第一增强型的CMOS场效应管(J1)和第二增强型的CMOS场效应管(J2)的栅极互联后通过第一电容(C1)连接所述光电探测器的输出端，所述第一增强型的CMOS场效应管(J1)和第二增强型的CMOS场效应管(J2)漏极互联后通过第二电容(C2)连接所述主放大器的输入端，所述第一增强型的CMOS场效应管(J1)的源极接电源，所述第二增强型的CMOS场效应管(J2)源极接地，所述第一增强型的CMOS场效应管(J1)和第二增强型的CMOS场效应管(J2)构成的放大管的输入输出端之间跨接有电阻(R_f)。

8.根据权利要求7所述的无线网络系统，其特征在于：所述上行链路(2)中的发射模块(11)和下行链路(1)中的接收模块(12)设置为一体。

9.根据权利要求7所述的无线网络系统，其特征在于：所述下行链路(1)中的发射模块(11)和上行链路(2)中的接收模块(12)设置为一体。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的无线网络系统，其特征在于：采用发光二极管制成接收模块(12)或发射模块(11)，同时也可以采用同一只具有反偏置的发光二极管，一部分作为接收模块(12)，而另一部分作为发射模块(11)，实现发射模块(11)与接收模块(12)的同体信息的收发传输。