CN105515660B - 一种反向脉冲编码调制的可见光通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种反向脉冲编码调制的可见光通信系统，包括发送端定时单元、信号预处理单元、信号调制单元、信号载频发射单元、可见光信号接收及光电转换单元、接收端定时单元、信号解调单元及PAM信号后处理单元；所述信号调制单元通过反向调制编码将模拟信号调制为脉冲信号，所述信号解调单元相应地将所述脉冲信号解调为模拟信号。本发明通过所述信号调制单元使用反向调制编码将模拟信号调制为脉冲信号，又通过所述信号解调单元相应地将所述脉冲信号解调为模拟信号，使信道中无信号或小信号时，传输的脉冲“1”信号显著增加，保证了接收端时钟脉冲和同步脉冲的提取，从而使可见光通信系统更可靠、稳定地运行。

Description

一种反向脉冲编码调制的可见光通信系统

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，尤其涉及一种反向脉冲编码调制的可见光通信系统。

背景技术

可见光通信(visible light communications，简称：VLC)属于无线通信和光通信的一种通信技术，指利用肉眼看得见的“可视光”传递信息的无线通信技术。相对于现在常用的无线局域网WiFi，国内也将可见光通信称为LiFi(Light Fidelity)，即利用快速的光脉冲无线传输信息。

近年来LED照明迅速发展，相比传统灯具，LED灯具具有高光强、高发光效率、高可靠性、使用寿命长等特点，是可见光通信的载体基础；LED照明灯具的亮度可以高速调节，是可见光通信能高速调制、高速传输的理论基础；LED照明采用直流恒压源或恒流源供电，给信号载频、抗扰性强提供有利条件。

可见光通信可以在不影响LED灯具正常照明前提下，将信息通过调制后，载频到LED灯发出的可见光中，接收端利用光电转换器接收含有信息的可见光并转换为电信号，并从中解调出相应的信息。实现“照”“通”合一，是LED技术在发展、应用上更高、更深层次的典型突破。但是，作为通信用LED灯而言，对载频频率和传输速率有影响的参数也有其特殊的要求，如发光强度、辐射角度、光谱中心波长、LED芯片结电容等。

可见光通信技术在我国起步较晚，但是在广大科技人员的努力下，目前达到的研究水平几乎与世界先进水平同步。而且在很多领域体现出独特的优势，如矿井人员定位、导购、导医、室内局域网等。往往一项新技术的诞生，人们对其认知度的局限性，开始只会停留在现有需求基础上替代性应用，而发展到后来往往会“面目全非”。如手机的发展，从“解决无线电话”的目的出发进行研制，到“发送信息”，到“上网”，到“视频电话”，到“照相机、摄像机”……,现在发展到当初发明者可能很多没想到的功能。可见光通信的应用领域、最佳应用领域、与其他通信方式的互联互通……，有待我们去探索，去开拓。

目前的可见光通信系统均采用正向调制编码方式将模拟信号调制为脉冲信号。在通信电路中为了保持接收端与发送端同频、同步，接收端的时钟脉冲是从发送端脉冲中提取和识别的。在通信线路运行中，信道空闲时隙的比例远高于信道忙时的比例，而即使在信道忙时，传输小信号的比例也远高于大信号的比例。可见光通信系统采用正向调制编码方式，在信道中传输的脉冲“0”信号远多于脉冲“1”信号。长时间的脉冲“0”信号对时钟和同步信号的提取十分不利。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种反向脉冲编码调制的可见光通信系统，通过反向脉冲调制编码(RPCM)，使信道中无信号或小信号时，传输的脉冲“1”信号显著增加，保证了接收端时钟脉冲和同步脉冲的提取。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

本发明提供一种反向脉冲编码调制的可见光通信系统，包括发送端定时单元、信号预处理单元、信号调制单元、信号载频发射单元、可见光信号接收及光电转换单元、接收端定时单元、信号解调单元及PAM信号后处理单元；

所述信号调制单元通过反向调制编码将模拟信号调制为脉冲信号，所述信号解调单元相应地将所述脉冲信号解调为模拟信号。

进一步地，所述发送端定时单元由时钟电路、信道脉冲分配电路、位脉冲分配电路组成，所述位脉冲分配电路包括通断信号码脉冲电路、PAM信号极性脉冲电路、PAM信号编码脉冲电路及同步脉冲电路。

进一步地，所述信号预处理单元由差分电路、模拟信号放大器电路、低通滤波器电路及模拟信号PAM取样电路组成。

进一步地，信号调制单元由PAM放大器电路、PAM整流电路、PAM二次取样电路、PAM信号保持电路、PAM/RPCM调制编码电路及脉冲汇合电路组成；

所述信号调制单元的所述PAM/RPCM调制编码电路通过反向调制编码将模拟信号调制为脉冲信号。

进一步地，信号载频发射单元由载频用控制装置、载频用LED灯具及可见光载频信息的发射部分组成。

进一步地，可见光信号接收及光电转换单元由光电探测器、RPCM信号前置放大器、RPCM信号主放大器及信号均衡器组成。

进一步地，接收端定时单元由接收端时钟脉冲提取电路、接收端同步脉冲识别与提取电路及接收端通道脉冲及编码位脉冲的提取电路组成。

进一步地，信号解调单元由RPCM脉冲判别器电路及RPCM信号解调器电路组成；所述信号解调单元的RPCM信号解调器电路相应地将所述脉冲信号解调为模拟信号。

进一步地，PAM信号后处理单元由PAM信号放大器电路、滤波器电路、模拟信号放大器电路及差分电路组成。

本发明的有益效果在于：

本发明提供了一种反向脉冲编码调制的可见光通信系统，通过所述信号调制单元的所述PAM/RPCM调制编码电路使用反向调制编码将模拟信号调制为脉冲信号，又通过所述信号解调单元的RPCM信号解调器电路相应地将所述脉冲信号解调为模拟信号，使信道中无信号或小信号时，传输的脉冲“1”信号显著增加，保证了接收端时钟脉冲和同步脉冲的提取，从而使可见光通信系统更可靠、稳定地运行。

附图说明

图1为本发明的反向脉冲编码调制的可见光通信系统的结构示意图；

图2为本发明的反向脉冲编码调制的可见光通信系统的具体结构示意图；

图3为本发明的反向脉冲编码调制的可见光通信系统的实施示意图；

图4为本发明的反向脉冲编码调制的可见光通信系统的具体实施示意图；

图5为本发明中的发送端定时单元1的电路结构图；

图6为本发明中的信号预处理单元2的电路结构图；

图7为本发明中的信号调制单元3的电路结构图；

图8为本发明中的信号载频发射单元4的电路结构图；

图9为本发明中的可见光信号接收及光电转换单元5的电路结构图；

图10为本发明中的接收端定时单元6的电路结构图；

图11为本发明中的信号解调单元7的电路结构图；

图12为本发明中的可见光信号接收及光电转换的波形图；

图13为本发明中的时间分割波形图；

图14为本发明中的取样及PAM波形图；

图15为本发明中的取样-PAM-二次取样-保持-调制编码波形图；

图16为本发明中的跨阻抗前置放大器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。

如图1-4所示，本发明的实施例提供一种反向脉冲编码调制的可见光通信系统，包括发送端定时单元1、信号预处理单元2、信号调制单元3、信号载频发射单元4、可见光信号接收及光电转换单元5、接收端定时单元6、信号解调单元7及PAM信号后处理单元8。信号调制与解调各部分的波形图见图12所示。

所述可见光通信系统的信号调制单元3采用反向脉冲编码调制(reverse pulsecode modulation，简称：RPCM)，即最大的取样信息时编码为“0”，而最小的取样信息或无信息时编码为“1”，从而保证了通信传输中有脉冲“1”的几率最大化，保证了接收端时钟检出的可靠性及接收端与发送端信号的同步。

所述可见光通信系统采用时间分割、多信道(路)复用的编码方式(CH1—CH4)；并采用数字压扩，13折线近似，压扩率为A＝87.6；每信道采用8bt(D1—D8)对采样信号进行编码；每帧插入1bt帧同步码(D9)，并且具有连续检出，1bt移位及具有前后方保护时间的同步方式；故能双向地调制/传输/解调4个信道的视频信号。

所述可见光通信系统的主要技术参数为：

时钟频率：429MBt/S

每信道可传输信息带宽：B≥6.5MHz

每信道取样频率：13MHz

如图5所示，在本实施例中，所述发送端定时单元1由时钟(CP)电路11、信道脉冲(CH)分配电路12、位脉冲(D)分配电路13组成，所述位脉冲(D)分配电路13包括通断信号码脉冲(D1)电路、PAM信号极性脉冲(D2)电路、PAM信号编码脉冲(D3—D8)电路及同步脉冲(D9)电路，其各部分的波形图见图13所示；

发送端的时钟电路11为“主动式时钟”，即按照设计的脉冲频率(Bt/S)，通过晶体振荡器得到占空比为50％，脉幅为3—5V的时钟脉冲列；

发送端的信道脉冲(CH1—CH4)分配电路12，是将发送端时钟脉冲扣除1bt帧脉冲后，进行1/4分频，得到信道脉冲CH1—CH4，用于各信道对输入信号进行取样；

发送端的位脉冲D分配电路13由频道脉冲1/8分频产生。发送端的位脉冲D中包括：表示通/断(即振铃)信号码脉冲(D1)、用于表示PAM信号极性的脉冲(D2)、表示PAM信号幅度的编码脉冲(D3—D8)及从时钟中分离出的同步脉冲(D9)。

如图6所示，在本实施例中，所述信号预处理单元2由差分电路21、模拟信号放大器电路22、低通滤波器电路23及模拟信号PAM取样电路24组成。

差分电路21为一组R/C组成的桥电路，通过桥电路将发送信息主要向外传输，而相对本接收终端产生很大的衰减，使发送信息不至于串入接收终端；而对于接收端，将接收的信息主要传输至接收终端，而相对发送端产生很大的衰减，不至于将接收的信息又串发出去。

在通信信息传输中，分为二线制传输和四线制传输。在发送端信息与接收端信息要求绝对分开时，一般采用四线制传输；但其传输在设备上有所增加，而在一般情况下采用二线制较多，差分电路于是在二线制应用条件下，将信号的发送与接收自然分隔开来，这就是差分电路的作用。

模拟信号放大器电路22是将输入幅度差别较大的信号经过“限幅—预放大”过程使输入到后级的模拟信号在要求输入电平的范围内。

低通滤波器电路23将超过设计最高频率的信号衰减至“不可识别”的地步，使后级放大器和信号调制器在设计频率的范围内工作。如本方案的模拟信号带宽为6.5MHz，设计最高带宽频率为13MHz，通过低通滤波器将13MHz以上频率的衰减值应不小于37dB，避免在调制/解调过程产生高频噪声。

模拟信号PAM取样电路24即按照各个频道时隙(CH)的顺序规律，分别对各个频道的输入信号进行取样。本方案就是按照设计的最高频率对模拟信号进行取样，得到脉幅调制信号，取样部分波形图见图14相关部分。

按照通信传输的取样定律，即在信号(波形)传输中，只要从最高频率信号(波形)的一个周期中抽取2个或2个以上样点，即可还原原来的信号。

如图7所示，在本实施例中，信号调制单元3由PAM放大器电路31、PAM整流电路32、PAM二次取样电路33、PAM信号保持电路34、PAM/RPCM调制编码电路35及脉冲汇合电路36组成，其各部分波形图如图14所示。

PAM放大器电路31是将信号的取样后的PAM调幅脉冲信号进行放大，因为PAM调幅脉冲信号既是脉冲信号，但其中又包含有原来模拟信号的频率和幅度的成分。所以，在放大时既要从模拟信号的角度考虑放大器的频率和幅度满足设计要求，又要从脉冲放大的角度出发，考虑其脉冲波形的前沿和后沿的最大延时不超过本频道的取样脉冲范围。

PAM整流(脉冲整流)电路32是将PAM放大信号中的负极性PAM调幅脉冲整流为正极性脉冲，同时输出一极性码，以表示该调幅脉冲极性的改变。以此改变原来需要应用2套调制系统来分别对“正极性”和“负极性”脉幅调制信号进行PCM调制的系统，采用2套调制系统即可。本方案采用将PAM放大信号经过一放大系数为1的放大电路，对PAM信号进行反向，并将反向信号与放大前的PAM信号进行“或”处理，再将合并信号除掉PAM中的负极性部分，而达到脉幅调制信号整流的效果，使信号处理的电路结构得到大量的简化(见图x_电路示意图，图y-波形变化图)。

为解决负极性PAM信号解调，只需要整流时在单极性信号编码的基础上，增加1位“极性码”(D2)即可解决。即将负极性PAM信号整流成正极性PAM信号时，让极性码输出“1”，表示PAM的极性已改变；而本来是正极性的PAM信号整流时，因为整流没有改变其极性，极性码则输出“0”信号。这样解决了用一套调制编码器(和一套解调器)对正极性和负极性的PAM信号进行调制和解调，在同样编码码位的情况下，使调制误差大幅度降低。

PAM二次取样电路33为一调幅窄脉冲取样电路，使PAM信号的幅值“唯一性”，其波形图见图15所示。

因为经第一次取样的PAM信号，其脉宽的频顶部分仍然是高低不平的曲线，而在调制编码过程中，D3～D8时间不一样，则调制中每次取得的PAM信号的幅度也不一样，所以，会产生调制失真。为了保证对于一个PAM信号每次调制编码的脉幅保持一致，所以要进行“二次取样”，即将PAM信号由宽脉冲转换为窄脉冲(适合1位脉冲的调制编码的脉冲宽度)，这就是为什么要进行二次取样的原因。

PAM信号保持电路34即将窄PAM脉冲等脉幅的保持，即从极性码D2的后沿开始，至下一频道信号的D1的前沿结束，保证在脉幅调制编码的过程中始终保持幅度不变。这一技术我们选取输入端对地电容和输入端的高阻抗场效应管或场效应管IC方案得到满意地解决，其保持波形图见图15所示。

因为经过二次取样的窄PAM脉冲，其宽度在一位调制脉冲宽度及以下，不能满足以下6位脉幅位脉冲调制编码时间的需求，故需要将窄PAM脉冲等脉幅的保持到该信号调制编码结束，保证在脉幅调制编码的过程中始终保持幅度不变。

PAM/RPCM调制编码电路35就是将表示语音、图片、视频的频率、幅度、色彩及附加作用的模拟信号，根据需要采用一种编码方式，将模拟信号转换为二进制(或4进制，或8进制，或16进制)数字(脉冲)信号，即以“有信号”的“1”，和“无信号”的“0”的转换方法和过程。在本专利中，为了使传输信道上有尽可能多的“1”码(即有脉冲)，采用了“反向调制编码”的方法，使传输信道上有尽可能多的“1”码，使接收端能顺利地检出时钟脉冲，其调制编码波形图见图15所示。

所谓“反向调制编码”：以6位编码为例，在“正向调制编码”情况下，在PAM幅度为0(幅度最小值或无信息)时，调制编码为“000000”，而当PAM幅度为电平最大值时，调制编码为“111111”；反之，在PAM幅度为0(幅度最小值或无信息)时，调制编码为“111111”，而当PAM幅度为电平最大值时，调制编码为“000000”，这种调制编码即为“反向调制编码”。

为什么要采用“反向调制编码”呢？因为在通信电路中为了保持接收端与发送端同频、同步，接收端的时钟脉冲是从发送端脉冲中提取和识别的，所以希望发送端所发送的“1”脉冲越多越好。而在通信线路运行中，信道空闲时隙的比例远高于信道忙时的比例，而即使在信道忙时，传输小信号的比例也远高于大信号的比例。所以，如果采用“正向调制编码”方案，在信道中传输的脉冲“0”信号远多于脉冲“1”信号。长时间的脉冲“0”信号对时钟和同步信号的提取十分不利。在采用“反向调制编码”后，信道中无信号或小信号时，传输的脉冲“1”信号显著增加，经通信概率统计分析，一般通信信号中采用“反向调制编码”所传输的“1”脉冲信号也远多于“0”脉冲信号。这样就保证了接收端时钟脉冲和同步脉冲的提取。

脉冲汇合电路36采用了将通/断信号脉冲(每通道的D1)，极性码脉冲(每通道的D2)，经调制编码脉冲(每通道的D3——D8)以及同步脉冲(D9)，按照各自在时钟中的排列顺序进行排列、汇合在一起，形成发送端的脉冲电信号的电路。

如图6所示，在本实施例中，信号载频发射单元4由载频用控制装置41、载频用LED灯具42及可见光载频信息的发射部分43组成，其功能为将调制编码后的脉冲电信号，载到LED灯具的光中，使电信号转换为光信号进行发射。

载频用控制装置41是LED灯具的电能供应部件，该控制装置的输出电源可为直流恒压源，或直流恒流源。不仅供LED灯具照明用，而且通过一定的光谱波长(450nm——750nm)，对调制编码后的脉冲列进行载频。其技术指标为：

1)稳定性：输出恒流源电流误差值：ΔI＝(∣I-I₀∣)/I₀≤5％I₀；

或输出恒压源电流误差值：ΔV＝(∣V-V₀∣)/V₀≤5％V₀；

2)输出电流(输出电压)中的交流纹波限制必需在脉冲识别值以下(根据输出电平决定),本专利中V_V≤1V；

3)对控制系统的电容值、电感值的限制，因为电容值对电压型脉冲、电感值对电流型脉冲均会对脉冲的前沿、后沿产生迟滞效应，并且对传输速率带来很大的影响。所以对其输出端的电容值、电感值必需进行严格的限制。本专利采用电压型脉冲，其控制装置的输出端等效电容值控制在：C_C≤100Pf范围内。

载频用LED灯具42既是照明灯具，也是可见光通信发送信息的载体和光脉冲发送设备。作为可见光通信信号发射的光源LED灯具应为定向辐射光源LED灯具，或为LED球泡灯，或为LED射灯，或为LED筒灯，或为LED平面灯。其在照明方面完全满足通用照明的安全要求和技术指标要求；而作为可见光通信光脉冲载体和发射体，还具备以下方面的特点。

1)因为调制编码脉冲要载频到一定的中心波长的光波上，所以系统LED灯具所用LED芯片(或贴片)的中心波长一致性，其波长范围满足λ＝λ₀±1nm；

2)因为调制编码脉冲要载频到LED灯具上，而且脉冲信号幅度一般不超过照明电压(或电流)幅度的5％，所以根据信号的传输电平，LED灯具的发光强度满足其需要；

3)因为电容对脉冲信号的延迟作用，所以对LED灯、灯具、灯具系统的电容值(由LED的结电容决定)能满足C_LED≤100pF；

4)为防止“多点效应”，即从灯具系统中不同灯具辐射出的脉冲信号在一个接收器上产生信号叠加，或因LED灯具的光线经过墙壁等的反射或折射所引起的脉冲信号叠加；又要避免LED灯具的“辐射死角”，使设计空间内的边缘地方无信号或很弱，所以对载频的LED灯具的辐射角度控制在40°—55°，在灯具的光辐射分布中，本专利采用了“矩形光斑透镜”的办法解决了“信号叠加”和“信号死角”的问题。

可见光载频信息的发射部分43是将调制编码并经LED灯具系统载频的“照通结合”信号通过空气进行无线可见光辐射，发送端至接收端之间的距离设置不大于设计值，以保证脉冲衰减后，仍能使接收端识别。避免辐射——接收之间的光障碍物问题。

如图7所示，在本实施例中，可见光信号接收及光电转换单元5由光电探测器51、RPCM信号前置放大器52、RPCM信号主放大器53及信号均衡器54组成。

光电探测器(PIN)51是一种将光辐射信号(光能)转换成电信号(电能)的器件。即将LED所载信息的光信号，经无线传输衰减后，经光电探测器接收，并将接收的光信号转换成电信号。并具有以下优势。

①在可识别的脉幅范围内，接收灵敏度S满足设计要求；

②在工作频谱范围内，接收响应度R满足设计要求，即对于一定的入射光功率，能够产生尽可能大的光信号电流输出；

③对高速通信的响应速度Vr满足传输速率的要求；

④其探测器对产生解调背景噪声的暗电流Id较低，以提高系统的信噪比；

⑤其具有较高的量子效率η，在光/电转换过程中具有良好的线性关系，以降低光电转换过程的信号失真度；

⑥其响应波长范围λs满足可见光全覆盖范围，并具有红外线抑制功能，避免信号外红外线带来的背景噪声；

⑦具有尽量小的体积，满足系统小型化的发展趋势；

⑧具有较宽的工作温度，以及在宽温度环境下工作的稳定性及较长的使用寿命。

RPCM信号前置放大器52是将经过PIN检测出的微弱电信号进行小信号放大，达到可识别脉冲有、无的幅度和控制一定的占空比的电路。

为了尽量提高传输距离，所以PIN所接收到的RPCM脉冲信号的脉幅一般都比较小，光信息电流比较微弱，无法直接进行时钟提取、判决和解码操作；并且因电容、电感对高频的延时，使脉冲具有不定的占空比(或等于50％，或小于50％，或大于50％)；RPCM信号前置放大器是将经过PIN检测出的微弱电信号进行小信号放大，达到可识别的脉冲有、无的幅度和控制一定的占空比。

前置放大器在放大的同时也引入了本身电阻带来的热噪声和晶体管带来的散粒噪声，这些噪声会在下一级放大器处得到放大，对系统的性能影响较大。所以，要对前置放大器进行特别设计，使其具有低噪声、高增益和宽频带的特点，从而使光接收系统的信噪比得到提高。为此本专利根据不同要求或采用低阻抗前置放大器，或采用高阻抗前置放大器，或采用跨阻抗前置放大器。本专利中采用跨阻抗前置放大器(见图16)。

跨阻抗前置放大器是在高阻抗前置放大器基础上，为了改善其带宽而设计的，通过增加负反馈电阻R_f，构成电压并联负反馈。

由公式R_i≈R_fA可得

R_i——等效输入电阻

R_f——负反馈电阻

A——运算放大器放大系数

输入电阻是高阻抗前置放大器A的前端等效电阻。由于输入电阻R_i的变小，给前置放大器在抗噪声、电磁干扰方面产生的电压值变小，对放大器有好处，也不易产生串信号干扰。

其带宽由下式决定：

B＝1/2πR_fC_t＝A/4πR_fC_t

式中：B——系统高端截止频率时的带宽

C_t——总输入电容

可见，带宽与输入电阻成反比，由于电阻的减小使得带宽至少增加了A倍。反馈电阻R_f的引入改善了宽带，但也引入了热噪声，所以反馈电阻R_f的大小要折中选择。

RPCM信号主放大器53属于后级脉冲放大器。对来自前置放大器的低电平小信号进行脉幅放大，以达到满足判决器对信号“0”、“1”进行判决的电平。

信号均衡器54将主放大器输出脉冲波形进行均衡处理，即围绕判别器判断的准确性，从而对脉冲波形进行脉幅、脉宽、占空比等脉冲波形质量进行调整，并与时钟脉冲的前、后沿进行校正。

如图8所示，在本实施例中，接收端定时单元6由接收端时钟脉冲提取电路61、接收端同步脉冲识别与提取电路62及接收端通道脉冲及编码位脉冲的提取电路63组成。

接收端时钟脉冲提取电路61是从光电探测器接收到脉冲流信息后，经前置放大器进行脉冲放大至可识别的程度，就可以从脉冲流中解析到主频率的时钟脉冲，经整形和控制占空比后，即得到与发送端同步的接收端时钟脉冲。

接收端为了与发送端保持同步，故不能设置另外的主振定时系统，只能从属于发送端的定时系统。因为在发送端发送的脉冲流中的主频脉冲即为发送端的时钟脉冲频率，所以本专利采用了从接收脉冲信息中解析出与发送端同步的时钟脉冲的方法，使接收端时钟与发送端时钟完全保持同频并同步。所以，我们称之为“被动式时钟”系统。

接收端同步脉冲识别与提取电路62采取在接收到发送端的脉冲流后，虽然脉冲流中的脉冲为等幅、等频、等占空比的脉冲，但通过每帧脉冲数(4×8+1＝33位脉冲)中帧脉冲出现的“0”、“1”相隔的规律与特征，经过连续检出，一比特移位及前、后方保护时间的鉴别，即可识别和检出同步脉冲。

接收端信道脉冲和编码位脉冲的提取电路63，通过接收端时钟脉冲经过同步脉冲扣除，经过1/4分频电路，并按序排列，就可以得到各个信道的信道脉冲(CH1,CH2,CH3,CH4)；然后将信道脉冲再经过1/8分频电路，得到PAM信号的解码位脉冲(D1—D8)。

如图9所示，在本实施例中，信号解调单元7由RPCM脉冲判别器电路71及RPCM信号解调器电路72组成。

RPCM脉冲判别器电路是恢复数字信号，根据信号电平的大小判别出该信号是“1”比特，还是“0”比特。在同步信号的引导下，将均衡器整形的脉冲与时钟脉冲进行“相与”，得到与时钟脉冲同相位的信息脉冲列。送至解调器将脉冲列信号转换成模拟信号。

RPCM信号解调器电路是完成解码功能，完成信号从脉冲信号转换成模拟信号。具有调制器的反向功能。

在本实施例中，PAM信号后处理单元8由PAM信号放大器电路81、滤波器电路82、模拟信号放大器电路83及差分电路84、模拟信号由差分电路84的二线制输入/输出端输出。

PAM信号放大器电路81为既是脉冲放大器，又是模拟放大器。PAM信号是源信号的取样代表信号，所以其幅度中既包含还原后模拟信号的幅度信息，也包含了还原后模拟信号的频率信息。

滤波器电路82是将PAM信号还原成连续的模拟信号。

解调后的PAM信号中，主要是源信号的解调信息，但是也可能包含外部高频干扰脉冲解调信息和不规则的波形中高倍频信息，在还原成模拟信号过程中，可能产生高频杂信号。所以，在信号输出前必需将源信息频率以上的高频信息过滤掉，并且通过滤波电路将PAM信号还原成连续的模拟信号。

模拟信号放大器电路83就是根据最后信息传送至各个通道终端(音响、图片文件接收器、视频显示器等)的距离和要求的电平，对模拟信号予以放大。

差分电路84即为二线制模拟信号输出电路在发送端的信号预处理部分已详细叙述，此处不再赘述。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种反向脉冲编码调制的可见光通信系统，其特征在于：包括发送端定时单元、信号预处理单元、信号调制单元、信号载频发射单元、可见光信号接收及光电转换单元、接收端定时单元、信号解调单元及PAM信号后处理单元；

所述信号调制单元通过反向调制编码将模拟信号调制为脉冲信号，所述信号解调单元相应地将所述脉冲信号解调为模拟信号；

所述信号预处理单元由差分电路、模拟信号放大器电路、低通滤波器电路及模拟信号PAM取样电路组成；

信号调制单元由PAM放大器电路、PAM整流电路、PAM二次取样电路、PAM信号保持电路、PAM/RPCM调制编码电路及脉冲汇合电路组成；所述信号调制单元的所述PAM/RPCM调制编码电路通过反向调制编码将模拟信号调制为脉冲信号；

信号解调单元由RPCM脉冲判别器电路及RPCM信号解调器电路组成；所述信号解调单元的RPCM信号解调器电路相应地将所述脉冲信号解调为模拟信号；

PAM信号后处理单元由PAM信号放大器电路、滤波器电路、模拟信号放大器电路及差分电路组成。

2.根据权利要求1所述的反向脉冲编码调制的可见光通信系统，其特征在于：所述发送端定时单元由时钟电路、信道脉冲分配电路、位脉冲分配电路组成，所述位脉冲分配电路包括通断信号码脉冲电路、PAM信号极性脉冲电路、PAM信号编码脉冲电路及同步脉冲电路。

3.根据权利要求1所述的反向脉冲编码调制的可见光通信系统，其特征在于：信号载频发射单元由载频用控制装置、载频用LED灯具及可见光载频信息的发射部分组成。

4.根据权利要求1所述的反向脉冲编码调制的可见光通信系统，其特征在于：可见光信号接收及光电转换单元由光电探测器、RPCM信号前置放大器、RPCM信号主放大器及信号均衡器组成。

5.根据权利要求1所述的反向脉冲编码调制的可见光通信系统，其特征在于：接收端定时单元由接收端时钟脉冲提取电路、接收端同步脉冲识别与提取电路及接收端通道脉冲及编码位脉冲的提取电路组成。