CN105071856A - 基于ofdm的led可见光通信系统 - Google Patents

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CN105071856A CN201510505270.2A CN201510505270A CN105071856A CN 105071856 A CN105071856 A CN 105071856A CN 201510505270 A CN201510505270 A CN 201510505270A CN 105071856 A CN105071856 A CN 105071856A
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王宏民
王中杰
薛萍
刘贞周
李冰
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Abstract

基于OFDM的LED可见光通信系统，涉及可见光通信技术。本发明是为了解决现有可见光通信系统设计简单导致通信速率低且抗干扰能力弱的问题。预均衡电路通过对器件和信道对系统带来的失真进行补偿，从而扩展LED阵列的响应带宽，OFDM调制电路充分利用现有带宽提高传输速率，光电模块将接收到的光信号转换为电信号，信号处理电路对输入到电信号进行处理后得到明显特征信号，通信协议解决接发确认机制、报文读写机制及时序匹配等问题，本发明以OFDM调制技术为基础，以DSP数字信息处理技术为核心，提高了通信速率，预均衡电路和后均衡电路提高了系统抗干扰能力。本发明可用于LED的可见光通信。

Description

基于OFDM的LED可见光通信系统
技术领域
本发明涉及可见光通信技术。
背景技术
LED照明技术的日臻成熟与广泛应用为可见光通讯带了新的发展契机。白光LED凭借其调制速率高、工况耗能低、中心波长易控等特点，可实现照明与通信的深度耦合。以白光LED为通信媒介的LiFi技术，因其频谱范围宽、通信功耗小、电磁干扰低、私密性强等优势，成为无线短程通讯的又一新应用领域。
现有的可见光通信系统通常使用开关键控调制或脉冲宽度调制方式，由于系统设计简单导致通信速率低且抗干扰能力弱。
发明内容
本发明是为了解决现有可见光通信系统的通信速率低且抗干扰能力弱的问题，从而提供基于OFDM的LED可见光通信系统。
基于OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交频分复用)的LED可见光通信系统，它包括：放大电路、LED驱动电路、LED阵列、光学滤波器，它还包括预均衡电路、OFDM调制电路、光电模块和信号处理模块；
放大电路的输入端连接信源的输出端，放大电路的输出端连接OFDM调制电路的通信信号输入端，预均衡电路的输出端连接OFDM调制电路的补偿信号输入端，OFDM调制电路的输出端连接LED驱动电路的输入端，LED驱动电路的输出端连接LED阵列的输入端，光学滤波器接收LED阵列出射的光束，光学滤波器将接收的光束透射到光电模块，光电模块接收光束，光电模块的输出端连接信号处理模块的输入端，信号处理模块的输出端连接终端。
上述光电模块包括PIN光电探测器、前置放大电路和低通滤波器；
PIN光电探测器接收光束，PIN光电探测器的输出端连接前置放大电路的输入端，前置放大电路的输出端连接低通滤波器的输入端，低通滤波器的输出端作为光电模块的输出端。
上述信号处理模块包括OFDM解调电路、DSP(DigitalSignalProcessing，数字信号处理)和后均衡电路；
OFDM解调电路的输入端和DSP的通信信号输入端均作为信号处理模块的输入端，OFDM解调电路的输出端连接DSP的解调信号输入端，DSP的明显特征信号输出端连接后均衡电路的输入端，后均衡电路的输出端连接DSP的补偿信号输入端，DSP的通信信号输出端作为信号处理模块的输出端。
本发明所述的基于OFDM的LED可见光通信系统，信源经过放大电路处理成为传统的二进制比特流，预均衡电路通过对器件和信道对系统带来的失真进行补偿，从而扩展LED阵列的响应带宽，OFDM调制电路充分利用现有带宽提高传输速率，通过LED驱动电路向LED阵列发出控制信号，光学滤波器可通过滤光片滤除背景杂散光，并通过透镜对光束进行汇聚，光信号被PIN光电探测器接收并转换为电流信号，前置放大电路将接收到的微弱电流信号放大并转换成电压信号，电压信号经过低通滤波器滤除其中的高频噪声，经低通滤波器处理过的电压信号进入OFDM解调电路和DSP，经OFDM解调电路解调后的信号输入到DSP，DSP对经OFDM解调电路解调后的信号和直接由低通滤波器输入的信号进行对比并提取明显特征信号，将明显特征信号输入到后均衡电路，后均衡电路补偿由收发机载波频率差异及接收帧定时模糊所带来的同步偏差，通信协议用于解决接发确认机制、报文读写机制及时序匹配等问题。本发明在保证用户照明体验的前提下，又可满足其获取信息的要求，具有节能环保、组网灵活等突出优点。本发明以OFDM调制技术为基础，DSP数字信息处理技术为核心，提高了通信速率，预均衡电路和后均衡电路提高了系统抗干扰能力，本发明可以实现一种通信速率更高，抗干扰能力更强，应用领域更广的短程LED光通信，实现了高质量的短距离通信。本发明主要应用于一些有特殊要求的场合，如水下、医院、机舱和私密会议等场合。
附图说明
图1是具体实施方式一所述的基于OFDM的LED可见光通信系统的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的基于OFDM的LED可见光通信系统，它包括：放大电路1、LED驱动电路4、LED阵列5、光学滤波器6，它还包括预均衡电路2、OFDM调制电路3、光电模块7和信号处理模块11；
放大电路1的输入端连接信源的输出端，放大电路1的输出端连接OFDM调制电路3的通信信号输入端，预均衡电路2的输出端连接OFDM调制电路3的补偿信号输入端，OFDM调制电路3的输出端连接LED驱动电路4的输入端，LED驱动电路4的输出端连接LED阵列5的输入端，光学滤波器6接收LED阵列5出射的光束，光学滤波器6将接收的光束透射到光电模块7，光电模块7接收光束，光电模块7的输出端连接信号处理模块11的输入端，信号处理模块11的输出端连接终端。
光电模块7将接收到的光信号转换为电信号，信号处理模块11对输入的电信号进行处理后得到明显特征信号。信号处理模块11利用通信协议15将信号发送至终端。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的基于OFDM的LED可见光通信系统作进一步说明，本实施方式中，上述光电模块7包括PIN光电探测器8、前置放大电路9和低通滤波器10；
PIN光电探测器8接收光束，PIN光电探测器8的输出端连接前置放大电路9的输入端，前置放大电路9的输出端连接低通滤波器10的输入端，低通滤波器10的输出端作为光电模块7的输出端。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的基于OFDM的LED可见光通信系统作进一步说明，本实施方式中，上述信号处理模块11包括OFDM解调电路12、DSP13和后均衡电路14；
OFDM解调电路12的输入端和DSP13的通信信号输入端均作为信号处理模块11的输入端，OFDM解调电路12的输出端连接DSP13的解调信号输入端，DSP13的明显特征信号输出端连接后均衡电路14的输入端，后均衡电路14的输出端连接DSP13的补偿信号输入端，DSP13的通信信号输出端作为信号处理模块11的输出端。

Claims (3)

1.基于OFDM的LED可见光通信系统，它包括：放大电路(1)、LED驱动电路(4)、LED阵列(5)、光学滤波器(6)，其特征在于，它还包括预均衡电路(2)、OFDM调制电路(3)、光电模块(7)和信号处理模块(11)；
放大电路(1)的输入端连接信源的输出端，放大电路(1)的输出端连接OFDM调制电路(3)的通信信号输入端，预均衡电路(2)的输出端连接OFDM调制电路(3)的补偿信号输入端，OFDM调制电路(3)的输出端连接LED驱动电路(4)的输入端，LED驱动电路(4)的输出端连接LED阵列(5)的输入端，光学滤波器(6)接收LED阵列(5)出射的光束，光学滤波器(6)将接收的光束透射到光电模块(7)，光电模块(7)接收光束，光电模块(7)的输出端连接信号处理模块(11)的输入端，信号处理模块(11)的输出端连接终端。
2.根据权利要求1所述的基于OFDM的LED可见光通信系统，其特征在于，所述光电模块(7)包括PIN光电探测器(8)、前置放大电路(9)和低通滤波器(10)；
PIN光电探测器(8)接收光束，PIN光电探测器(8)的输出端连接前置放大电路(9)的输入端，前置放大电路(9)的输出端连接低通滤波器(10)的输入端，低通滤波器(10)的输出端作为光电模块(7)的输出端。
3.根据权利要求1所述的基于OFDM的LED可见光通信系统，其特征在于，所述信号处理模块(11)包括OFDM解调电路(12)、DSP(13)和后均衡电路(14)；
OFDM解调电路(12)的输入端和DSP(13)的通信信号输入端均作为信号处理模块(11)的输入端，OFDM解调电路(12)的输出端连接DSP(13)的解调信号输入端，DSP(13)的明显特征信号输出端连接后均衡电路(14)的输入端，后均衡电路(14)的输出端连接DSP(13)的补偿信号输入端，DSP(13)的通信信号输出端作为信号处理模块(11)的输出端。
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