CN111082867A - 一种基于可见光通信与电力线传输的单光源双向通信系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于可见光通信与电力线传输的单光源双向通信系统，涉及通信系统领域，第一接口处理模块与设备端口连接；光源调制模块与第一接口处理模块连接，将可见光源点亮并作为信号发送端；光源接收与光电转换模块将光信号转换为电信号；信号放大与去噪模块和光源接收与光电转换模块连接；第二接口处理模块和信号放大与去噪模块连接，将信号传送至终端模块，完成下行链路的通信；电力线信号调制模块与第二接口处理模块连接，将终端模块回传给第二接口处理模块的信号调制到电力线上进行上行链路信号传输；电力线信号接收模块用于将电力线上的信号提取传输至第一接口处理模块，第一接口处理模块将该信号传输至所述设备端口，完成上行链路的通信。
Description
技术领域
本发明涉及可见光通信系统领域，尤其涉及一种基于可见光通信与电力线传输的单光源双向通信系统。
背景技术
随着可见光通信的发展，人们在可见光通信速率上取得了巨大的突破，作为一种新型的无线通信技术，其拥有较大的通信带宽，并且通过适当的调制解调技术，其速率能够达到10Gbit/s甚至更高。实际将可见光通信应用起来很多需要双向通信，如发明专利CN105915284 A所述的一种双向传输的可见光通信装置，能够在可见光波段范围内同时实现下载和上传数据，包括上行通信链路和下行通信链路，但上下行链路均需要不同调制解调技术来提升传输速率，使整套设备变得复杂。北京大学刘璐等人在发明专利CN 103368645A中陈述了一个较为简单的室内高速可见光双向通信技术，下行链路采用了可见光，上行链路采用了1550nm波段的激光，但激光应用在人们日常生活中许多使不被家庭接受的，这限制了应用场景。
由此单光源双向通信具有天然应用的优势，但目前的研究单光源双向通信技术的速率是一个技术难点。如杨玉峰等人在激光与光电子学展发表的《基于单光源的全双工可见光通信系统设计》，文章所述的系统下行链路采用了可见光通信链路，而上行链路则利用"猫眼"逆向调制器对下行链路光信号进行两次调制，将上行链路信息调制到下行链路光信号上并反射回主动端单光源系统从而实现单光源双向通信，但这个方式实现起来较为复杂，且速率不高。在单光源双向系统的研究中，下行链路基本上都使用可见光通信用来承担主要数据传输，上行链路通常采用红外、蓝牙、猫眼等方法完成单光源双向通信，但红外作为上行链路速率较低，蓝牙、猫眼技术存在通信链路不稳定等缺点，使单光源双向通信一直没有办法很好的应用到日常家庭生活中。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种基于可见光通信与电力线传输的单光源双向通信系统。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于可见光通信与电力线传输的单光源双向通信系统，包括设备端口、第一接口处理模块、光源调制模块、光源接收与光电转换模块、信号放大与去噪模块、电力线信号调制模块、电力线信号接收模块、第二接口处理模块、终端模块；
所述第一接口处理模块与设备端口连接，第一接口处理模块将设备端口传输的信号提取转换为加载到可见光源上的信号；
所述光源调制模块与第一接口处理模块连接，光源调制模块用于将可见光源点亮并作为信号发送端；
所述光源接收与光电转换模块用于将接收的光信号转换为电信号；
所述信号放大与去噪模块和光源接收与光电转换模块连接，信号放大与去噪模块用于将由光源接收与转换模块传出的电信号进行放大与去噪处理；
所述第二接口处理模块和信号放大与去噪模块连接，第二接口处理模块将信号传送至终端模块，完成下行链路的通信；
所述电力线信号调制模块与第二接口处理模块连接，电力线信号调制模块用于将终端模块回传给第二接口处理模块的信号调制到电力线上进行上行链路信号传输；
所述电力线信号接收模块与电力线信号调制模块连接，电力线信号接收模块用于将电力线上的信号提取传输至第一接口处理模块，第一接口处理模块将该信号传输至所述设备端口，完成上行链路的通信。
所述设备端口包括以太网端口、电视信号端口等需要通信的设备端口。
所述第一接口处理模块设有RJ45接口与以太网端口连接，并且本发明的接口不仅仅局限于以太网口，其他接口如电视、光纤等都可以作相应的接口替换。
所述光源调制模块将第一接口处理模块处理完的信号与直流信号耦合并驱动可见光源，使可见光源点亮且传输信号。
所述光源调制模块还设有信号调理模块，信号调理模块用于将以太网信号稳幅输出。
所述光源接收与光电转换模块设有高速APD驱动电路。
所述信号放大与去噪模块设有放大电路和带通滤波电路。
所述电力线信号调制模块设有信号调制电路。
所述电力线信号接收模块设有信号接收电路。
所述终端模块包括接收通信信号的PC端、电视。
相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：
1、本发明采用可见光通信来完成下行链路通信，在通信稳定的基础上通信的速度能达到日常生活例如观看网络电视、上网等的需求。
2、由于上行速率要求不高，系统上行通信链路采用电力线传输，较传统单光源双向通信系统，在不占用无线频谱资源的条件下，上行速率得到较大提高且整个通信链路更为稳定，且与其他无线传输相比，可见光源与电力线传输对人体无害无辐射，更为绿色。
3、本发明采用可见光通信技术可以省去相应的有线传输，单光源系统更可以省去第二条通信链路的布置，光源的发送与接收端距离最低可相隔10m，家庭应用空间布局则更加灵活。
4、本发明的接口不仅仅局限于以太网口，其他接口如电视、光纤等都可以作相应的接口替换，可以满足在不方便布线的情况下完成通信。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
附图标记：设备端口1，第一接口处理模块2，光源调制模块3，光源接收与光电转换模块4，信号放大与去噪模块5，第二接口处理模块6，电力线信号调制模块7，电力线信号接收模块8，终端模块9。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明实施例包括设备端口1、第一接口处理模块2、光源调制模块3、光源接收与光电转换模块4、信号放大与去噪模块5、第二接口处理模块6、电力线信号调制模块7、电力线信号接收模块8、终端模块9。
所述设备端口1可以是以太网端口、电视信号端口等需要通信的设备端口,它与第一接口处理模块2相连，不同的通信设备配置不同的接口；所述终端模块9可以是接收通信信号的PC端或者电视等通信终端。
本实施例中，所述第一接口处理模块2和第二接口处理模块6设有RJ45接口和以太网端口相连，与以太网信号转换电路，若用于以太网信号传输以外的传输系统，第一接口处理模块2和第二接口处理模块6的接口可做相应的替换。
所述第一接口处理模块2和第二接口处理模块6的电路输入端为与设备端口1相对应的接口，电路输出端分为发射端口和接收端口，第一接口处理模块2作为发送端将以太网信号引出加载至可见光源上，第二接口处理模块6作为接收端将处理完的信号通过RJ45接口传送至终端完成下行链路通信，而上行通信链路则与下行通信链路恰好相反，接收端与发送端互换。
具体地，第一接口处理模块2的RJ45接口和以太网端口连接，用于将设备端口1传输的信号提取转换为加载到可见光源上的信号。
所述光源调制模块3与第一接口处理模块2连接，光源调制模块3用于将可见光源点亮并作为信号发送端；具体地，所述光源调制模块3将第一接口处理模块2处理完的信号与直流信号耦合并驱动可见光源，使可见光源点亮且传输信号，所述光源调制模块3还设有信号调理模块，由于以太网信号较小，达不到可见光源的最佳调制深度，该信号调理模块可以使以太网信号稳幅输出，从而保证通信质量。
所述光源接收与光电转换模块4用于将接收的光信号转换为电信号；具体地，所述光源接收与光电转换模块4设有高速APD驱动电路，光源接收与光电转换模块4通过高速的APD将光信号采集再完成光电信号的转换，APD驱动电路使雪崩二极管工作在工作电压点上，将光信号更为完整的输出位发射的电信号，从而保证通信质量。
所述信号放大与去噪模块5和光源接收与光电转换模块4连接，信号放大与去噪模块5用于将由光源接收与转换模块传出的电信号进行放大与去噪处理；具体地，所述信号放大与去噪模块5设有放大电路和带通滤波电路，将光电转换模块传输过来的信号放大与滤波，更完整的还原出信号发送端发出的信号，增加通信的可靠性。
所述第二接口处理模块6和信号放大与去噪模块5连接，第二接口处理模块6将信号传送至终端模块9，完成下行链路的通信。
所述电力线信号调制模块7设有信号调制电路，电力线信号调制模块7与第二接口处理模块6连接，将终端模块9回传给第二接口处理模块6的信号调制到电力线上进行上行链路信号传输。
所述电力线信号接收模块8设有信号接收电路，电力线信号接收模块8与电力线信号调制模块7连接，将电力线上的信号提取传输至第一接口处理模块2，第一接口处理模块2将该信号传输至所述设备端口，完成上行链路的通信。
Claims (10)
1.一种基于可见光通信与电力线传输的单光源双向通信系统，其特征在于：包括设备端口、第一接口处理模块、光源调制模块、光源接收与光电转换模块、信号放大与去噪模块、电力线信号调制模块、电力线信号接收模块、第二接口处理模块、终端模块；
所述第一接口处理模块与设备端口连接，第一接口处理模块将设备端口传输的信号提取转换为加载到可见光源上的信号；
所述光源调制模块与第一接口处理模块连接，光源调制模块用于将可见光源点亮并作为信号发送端；
所述光源接收与光电转换模块用于将接收的光信号转换为电信号；
所述信号放大与去噪模块和光源接收与光电转换模块连接，信号放大与去噪模块用于将由光源接收与转换模块传出的电信号进行放大与去噪处理；
所述第二接口处理模块和信号放大与去噪模块连接，第二接口处理模块将信号传送至终端模块，完成下行链路的通信；
所述电力线信号调制模块与第二接口处理模块连接，电力线信号调制模块用于将终端模块回传给第二接口处理模块的信号调制到电力线上进行上行链路信号传输；
所述电力线信号接收模块与电力线信号调制模块连接，电力线信号接收模块用于将电力线上的信号提取传输至第一接口处理模块，第一接口处理模块将该信号传输至所述设备端口，完成上行链路的通信。
2.如权利要求1所述的一种基于可见光通信与电力线传输的单光源双向通信系统，其特征在于：所述设备端口包括以太网端口、电视信号端口。
3.如权利要求2所述的一种基于可见光通信与电力线传输的单光源双向通信系统，其特征在于：所述第一接口处理模块设有RJ45接口与以太网端口连接。
4.如权利要求1所述的一种基于可见光通信与电力线传输的单光源双向通信系统，其特征在于：所述光源调制模块将第一接口处理模块处理完的信号与直流信号耦合并驱动可见光源，使可见光源点亮且传输信号。
5.如权利要求1所述的一种基于可见光通信与电力线传输的单光源双向通信系统，其特征在于：所述光源调制模块还设有信号调理模块，信号调理模块用于将以太网信号稳幅输出。
6.如权利要求1所述的一种基于可见光通信与电力线传输的单光源双向通信系统，其特征在于：所述光源接收与光电转换模块设有高速APD驱动电路。
7.如权利要求1所述的一种基于可见光通信与电力线传输的单光源双向通信系统，其特征在于：所述信号放大与去噪模块设有放大电路和带通滤波电路。
8.如权利要求1所述的一种基于可见光通信与电力线传输的单光源双向通信系统，其特征在于：所述电力线信号调制模块设有信号调制电路。
9.如权利要求1所述的一种基于可见光通信与电力线传输的单光源双向通信系统，其特征在于：所述电力线信号接收模块设有信号接收电路。
10.如权利要求1所述的一种基于可见光通信与电力线传输的单光源双向通信系统，其特征在于：所述终端模块包括接收通信信号的PC端、电视。
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