CN103188015A - Led可见光通信系统及补偿器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及LED可见光通信系统及补偿器，包括：光电探测器，用于接收来自LED光源的携带有待传送信息的光信号并将其转换为电信号；所述光信号经过LED灯光信道传送至所述光电探测器；放大器，用于放大所述电信号；补偿器，与所述放大器电连接，用于对经放大的所述电信号进行处理，以补偿所述光信号在所述LED灯光信道中的衰减和噪声干扰损耗，从而扩展所述LED可见光通信系统的带宽。本发明通过在LED可见光通信系统的接收端设置补偿器，从而可以抵消或补偿所述光信号在所述LED灯光信道中的衰减。经过补偿后的信号能够更好地反映发射端的待传递信息，提高了信号准确度，以及扩展了LED可见光通信系统的带宽。

Description

LED可见光通信系统及补偿器
技术领域
本发明涉及光通信技术，更具体地说，涉及LED可见光通信系统及补偿器。
背景技术
随着LED灯的发展，其节能优势开始被广泛推广。尤其LED灯的价格开始下降，普通的日光灯也开始逐渐被替代。与此同时，LED在通信领域也得到应用。此技术通过控制LED灯的明灭来传输信息。在灯光可照射的范围内放置接收器接收传输的信息，并将信息传递到相应的应用器件(移动设备，电脑等)。当LED灯明灭的频率达到一定程度例如数百赫兹以上时，人类的眼睛就无法察觉灯光的明灭，只会感觉灯光一直亮着，因此对日常照明没有影响。然而，LED通信时的带宽很有限，约为10MHz，这就对其应用场合有很大的限制，很多需要较多带宽的通信需求就不能满足。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述带宽受限的缺陷，提供一种LED可见光通信系统及补偿器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种LED可见光通信系统，包括：
光电探测器，用于接收来自LED光源的携带有待传送信息的光信号并将其转换为电信号；所述光信号经过LED灯光信道传送至所述光电探测器；
放大器，用于放大所述电信号；
补偿器，与所述放大器电连接，用于对经放大的所述电信号进行处理，以补偿所述光信号在所述LED灯光信道中的衰减和噪声干扰损耗，从而扩展所述LED可见光通信系统的带宽。
在本发明所述的LED可见光通信系统中，设所述LED灯光信道的频率响应为Hled，则所述补偿器的频率响应为其中wc为所述补偿器的带宽。
在本发明所述的LED可见光通信系统中，所述放大器的增益为G，带宽为w1，则所述放大器和所述补偿器的总频率响应为
Figure BDA0000081579810000022
在本发明所述的LED可见光通信系统中，还包括LED可见光发射端，所述发射端包括一个或多个所述LED光源以及与一个或多个所述LED光源电连接并用于将所述待传送信息调制到所述LED光源发射的光信号中的调制单元。
在本发明所述的LED可见光通信系统中，还包括与所述补偿器电连接的解调单元，用于对经所述补偿器处理后的电信号进行解调，以还原所述待传送信息。
本发明还提供一种应用于LED可见光通信系统的补偿器，所述LED可见光通信系统包括用于接收来自LED光源并经过LED灯光信道的光信号并将其转换为电信号的光电探测器，以及用于放大所述电信号的放大器；所述补偿器用于补偿所述光信号在所述LED灯光信道中的衰减和噪声干扰损耗，从而扩展所述LED可见光通信系统的带宽。
在本发明所述的补偿器中，设所述LED灯光信道的频率响应为Hled，则所述补偿器的频率响应为其中wc为所述补偿器的带宽。
在本发明所述的补偿器中，所述放大器的增益为G，带宽为w1，则所述放大器和所述补偿器的总频率响应为
Figure BDA0000081579810000024
在本发明所述的补偿器中，所述LED可见光通信系统还包括LED可见光发射端，所述发射端包括一个或多个所述LED光源以及与一个或多个所述LED光源电连接并用于将所述待传送信息调制到所述LED光源发射的光信号中的调制单元。
在本发明所述的补偿器中，所述LED可见光通信系统还包括与所述补偿器电连接的解调单元，用于对经所述补偿器处理后的电信号进行解调，以还原所述待传送信息。
实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：通过在LED可见光通信系统的接收端设置补偿器，从而可以抵消或补偿所述光信号在所述LED灯光信道中的衰减和噪声干扰损耗。经过补偿后的信号能够更好地反映发射端的待传递信息，提高了信号准确度，以及扩展了LED可见光通信系统的带宽。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是依据本发明优选实施例的LED可见光通信系统的结构示意图；
图2是依据本发明另一优选实施例的LED可见光通信系统的结构示意图。
具体实施方式
图1是依据本发明优选实施例的LED可见光通信系统的结构示意图。LED可见光通信系统100包括：光电探测器101、放大器102、补偿器103。
光电探测器101，用于接收来自LED光源的携带有待传送信息的光信号并将其转换为电信号；LED光源发射的光信号经过LED灯光信道后传送至光电探测器101；
放大器102，用于放大所述电信号；
补偿器103，与放大器102电连接，用于对经放大的所述电信号进行处理，以补偿所述光信号在所述LED灯光信道中的衰减和噪声干扰损耗，从而扩展所述LED可见光通信系统的带宽。
设LED灯光信道的频率响应为Hled，则补偿器103的频率响应为 H equ = 1 H led = s + w c , 其中wc为补偿器103的带宽。
设放大器102的增益为G，带宽为w1，则放大器102和补偿器103的总频率响应为 H = G s + w c s + w 1 .
光电探测器可以是固体光电探测器、光子探测器等。
为了得到LED灯光信道的频率响应为Hled，可采用如下方式来进行测试。在LED通信系统的发射端发射一组预先设置的测试数据A，经过LED灯光信道后在接收端经光电探测器和放大器处理后得到接收数据B，经过比较数据A与数据B，得到LED灯光信道的频率响应Hled，进而得到其脉冲响应。这里的Hled是一个整体通信信道的概念，不仅包括LED光源的响应、还包括环境通道的响应，这里为了描述方便，统一用Hled来表示待传递信息从接收端到接收端的整个过程的信道响应。测试数据A的选择可依据经验或需要来预先设置，本发明对此不加以限制。
由于LED灯光信道会对信号产生衰减，为了减少或避免衰减以便在接收端得到更接近真实发射数据的信息，本发明在接收端增设补偿器，通过补偿器对信号的补偿响应，使得能够抵消LED灯光信道的衰减和损耗。
在本发明另一实施例中，如图2所示，LED可见光通信系统100还包括LED可见光发射端104，发射端104包括一个或多个LED光源1041以及与一个或多个所述LED光源电连接并用于将待传送信息调制到LED光源1041发射的光信号中的调制单元1042。接收端还包括与补偿器103电连接的解调单元105，用于对经补偿器103处理后的电信号进行解调，以还原所述待传送信息。
本发明通过在LED可见光通信系统的接收端设置补偿器，从而可以抵消或补偿所述光信号在所述LED灯光信道中的衰减和噪声干扰损耗。经过补偿后的信号能够更好地反映发射端的待传递信息，提高了信号准确度，以及扩展了LED可见光通信系统的带宽，带宽可扩展到40MHz。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种LED可见光通信系统，包括：
光电探测器，用于接收来自LED光源的携带有待传送信息的光信号并将其转换为电信号；所述光信号经过LED灯光信道传送至所述光电探测器；
放大器，用于放大所述电信号；
其特征在于，还包括：
补偿器，与所述放大器电连接，用于对经放大的所述电信号进行处理，以补偿所述光信号在所述LED灯光信道中的衰减和噪声干扰损耗，从而扩展所述LED可见光通信系统的带宽。
2.根据权利要求1所述的LED可见光通信系统，其特征在于，设所述LED灯光信道的频率响应为Hled，则所述补偿器的频率响应为 H equ = 1 H led = s + w c , 其中wc为所述补偿器的带宽。
3.根据权利要求2所述的LED可见光通信系统，其特征在于，所述放大器的增益为G，带宽为w1，则所述放大器和所述补偿器的总频率响应为 H = G s + w c s + w 1 .
4.根据权利要求1所述的LED可见光通信系统，其特征在于，还包括LED可见光发射端，所述发射端包括一个或多个所述LED光源以及与一个或多个所述LED光源电连接并用于将所述待传送信息调制到所述LED光源发射的光信号中的调制单元。
5.根据权利要求4所述的LED可见光通信系统，其特征在于，还包括与所述补偿器电连接的解调单元，用于对经所述补偿器处理后的电信号进行解调，以还原所述待传送信息。
6.一种应用于LED可见光通信系统的补偿器，所述LED可见光通信系统包括用于接收来自LED光源并经过LED灯光信道的光信号并将其转换为电信号的光电探测器，以及用于放大所述电信号的放大器；其特征在于，所述补偿器用于补偿所述光信号在所述LED灯光信道中的衰减和噪声干扰损耗，从而扩展所述LED可见光通信系统的带宽。
7.根据权利要求6所述的补偿器，其特征在于，设所述LED灯光信道的频率响应为Hled，则所述补偿器的频率响应为
Figure FDA0000081579800000021
其中wc为所述补偿器的带宽。
8.根据权利要求7所述的补偿器，其特征在于，所述放大器的增益为G，带宽为w1，则所述放大器和所述补偿器的总频率响应为
Figure FDA0000081579800000022
9.根据权利要求6所述的补偿器，其特征在于，所述LED可见光通信系统还包括LED可见光发射端，所述发射端包括一个或多个所述LED光源以及与一个或多个所述LED光源电连接并用于将所述待传送信息调制到所述LED光源发射的光信号中的调制单元。
10.根据权利要求9所述的补偿器，其特征在于，所述LED可见光通信系统还包括与所述补偿器电连接的解调单元，用于对经所述补偿器处理后的电信号进行解调，以还原所述待传送信息。
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