本發(fā)明屬于可見(jiàn)光通信(Visible Light Communication,VLC)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于可見(jiàn)光通信的接收機(jī)。

背景技術(shù)：

可見(jiàn)光通信(Visible Light Communication，簡(jiǎn)稱VLC)，作為一種無(wú)線通信領(lǐng)域新興的技術(shù)，是在白光LED技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。和傳統(tǒng)的照明光源相比，白光LED是一種杰出的綠色照明光源，它的亮度高、尺寸小、功耗低、驅(qū)動(dòng)容易、使用壽命長(zhǎng)、綠色環(huán)保，特別是響應(yīng)靈敏度很高，擁有良好的調(diào)制特性，因此可以用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。一些有遠(yuǎn)見(jiàn)的科學(xué)家據(jù)此提出一種大膽的創(chuàng)新思路：利用白光LED高速點(diǎn)滅的發(fā)光特性，在人的眼睛完全感覺(jué)不到LED閃爍的前提下，將信號(hào)調(diào)制到LED發(fā)出的可見(jiàn)光上傳輸，實(shí)現(xiàn)LED通信與照明的雙重作用。比如，在室內(nèi)，可以將互聯(lián)網(wǎng)的電線設(shè)備連接在LED照明裝置上，插上電源就能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，在可見(jiàn)光信號(hào)覆蓋的范圍內(nèi)，個(gè)人電腦等終端不需要有線連接，只需通過(guò)收發(fā)可見(jiàn)光信號(hào)就可接入網(wǎng)絡(luò)；在室外，汽車之間也可以通過(guò)LED燈發(fā)射可見(jiàn)光信號(hào)傳遞交換信息，避免發(fā)生交通事故等。因此VLC技術(shù)具備廣闊的發(fā)展前景，已經(jīng)引起研究者們的普遍關(guān)注和深入研究。對(duì)可見(jiàn)光通信中接收機(jī)的研究在近兩年來(lái)剛剛興起。

可見(jiàn)光通信這項(xiàng)新興的技術(shù)之所以能夠受到廣泛的關(guān)注，就是因?yàn)樗兄咚?、?jié)能以及高保密性等卓越特點(diǎn)，使得它能夠更好的滿足人們的通信需求。可見(jiàn)光通信技術(shù)雖然起步晚，但是它從提出至今也有了十幾年的發(fā)展歷史，可是卻久久不能真正的實(shí)現(xiàn)商品化，進(jìn)入人們的平常生活中，很大的一方面原因就是因?yàn)槠渌俾实南拗?。而速率受限的主要原因就是LED的調(diào)制帶寬低。

LED的調(diào)制帶寬是與其制造所用的半導(dǎo)體內(nèi)的光子壽命τc成反比關(guān)系，當(dāng)半導(dǎo)體的光子壽命越短，那么由他所制造的LED的調(diào)制帶寬也就越大。以III-V族化合物砷化鎵(GaAS)材料為例，其τc為100ps，那么它所制造的LED的帶寬的理論值就應(yīng)該低于2GHz，從數(shù)據(jù)上看這個(gè)值似乎不小，可是就實(shí)際來(lái)說(shuō)，由于LED熒光粉的余暉效應(yīng)，目前所用的LED的調(diào)制帶寬大多都在3MHz甚至更低，而對(duì)于LED燈的改造對(duì)于用戶而言面臨較大的不便，因此較低的調(diào)制帶寬就大大限制了可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的速率，致使VLC系統(tǒng)無(wú)法短時(shí)間內(nèi)在日常生活中投入使用。本專利的目的在于設(shè)計(jì)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的接收電路以提高其調(diào)制帶寬，從而提高通信速率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種用于可見(jiàn)光通信的接收機(jī)，以通過(guò)接收端的改進(jìn)從而提高帶寬。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案包括：

一種可見(jiàn)光通信接收機(jī)，所述接收機(jī)包括，依次相連的探測(cè)器、前均衡器和后均衡器；探測(cè)器，接收經(jīng)過(guò)調(diào)制后的可見(jiàn)光，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖的電流信號(hào)；所述前均衡器和后均衡器，為高通濾波器，所述高通濾波器補(bǔ)償發(fā)射機(jī)發(fā)射時(shí)由余暉效應(yīng)產(chǎn)生的低通濾波；所述前均衡器和后均衡器并聯(lián)設(shè)置，產(chǎn)生比單個(gè)均衡器更高的諧振頻率。

優(yōu)選地，所述前均衡器和后均衡器之間還設(shè)置有跨阻放大器，所述跨阻放大器將前置放大器輸出的信號(hào)放大到預(yù)定的幅度,以驅(qū)動(dòng)后續(xù)的時(shí)鐘恢復(fù)電路和判決電路。

優(yōu)選地，所述前均衡器和后均衡器的等效電路包括在輸入端串聯(lián)的電阻和電感，所述在所述電感的兩端連接輸出端。

優(yōu)選地，所述前均衡器包括與輸入端依次串接的第一電阻、第一電感和第一隔斷電容，第一負(fù)載電阻與串聯(lián)的所述第一電感、第一隔斷電容并聯(lián)，并從所述第一負(fù)載電阻兩端輸出信號(hào)；所述后均衡器包括與輸入端依次串接的第二電阻、第二電感L2和第二隔斷電容，第二負(fù)載電阻與串聯(lián)的所述第二電感、第二隔斷電容并聯(lián)，并從所述第二負(fù)載電阻兩端輸出信號(hào)。

本專利通過(guò)在接收機(jī)端設(shè)置前均衡器和后均衡器，可顯著提高可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的帶寬，同時(shí)無(wú)需改變發(fā)射機(jī)端光源的結(jié)構(gòu)。具有適用性廣，成本低廉效果良好的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是可見(jiàn)光通信系統(tǒng)示意圖；

圖2是LED低通特性等效電路結(jié)構(gòu)圖；

圖3是均衡器等效電路；

圖4是單個(gè)均衡器補(bǔ)償?shù)牡刃щ娐罚?/p>

圖5是TIA前后都采用均衡器補(bǔ)償探測(cè)器的等效電路；

圖6是采用前后均衡電路的接收機(jī)實(shí)施電路。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本專利的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，需要指出的是，該具體實(shí)施方式僅僅是對(duì)本專利優(yōu)選技術(shù)方案的舉例，并不能理解為對(duì)本專利保護(hù)范圍的限制。

如圖1所示，本具體實(shí)施方式中的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。所述發(fā)射機(jī)發(fā)射可見(jiàn)光，通過(guò)所述發(fā)射機(jī)發(fā)射的可見(jiàn)光被接收機(jī)接收后經(jīng)過(guò)處理，完成通信過(guò)程。

所述發(fā)射機(jī)為L(zhǎng)ED光源，通常，可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的光源為白光LED光源，對(duì)于可見(jiàn)光通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，所述LED光源不但是照明光源而且是通信光源，因此在可監(jiān)管系統(tǒng)上，除了考慮光源的功率和光譜特性之外還需要考慮光源的調(diào)制特性。由于發(fā)送白光的LED光源通常是通過(guò)LED熒光粉來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而LED熒光粉存在余暉效應(yīng)，因此雖然理論上可見(jiàn)光的通信，但是實(shí)際的帶寬并不是很高。

在本具體實(shí)施方式中，可將LED余暉效應(yīng)的限帶作用描述為一個(gè)低通濾波器H_LED(ω)，其電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。即輸入端中串聯(lián)一個(gè)電阻和一個(gè)電容，在電容的兩極接輸出端。其可以用如下的公式來(lái)描述：

式中D和ω_LED分別是LED的電光轉(zhuǎn)換效率和截止頻率，其中R標(biāo)識(shí)電阻，C表示電容，j表示表示傳遞函數(shù)中的相位關(guān)系。

所述發(fā)射機(jī)發(fā)射出調(diào)制后用于通信的光，所述接收機(jī)接收所述用于調(diào)制后的可見(jiàn)光，并識(shí)別出其中的信號(hào)。在本具體實(shí)施方式中，所述接收機(jī)包括依次連接的探測(cè)器、前均衡器、TIA(trans-impedance amplifier-跨阻型放大器)和后均衡器。

所述探測(cè)器用于探測(cè)所述所述發(fā)射機(jī)發(fā)射的經(jīng)過(guò)調(diào)制后的可見(jiàn)光，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖的電流信號(hào)。由于探測(cè)器的截止頻率遠(yuǎn)大于均衡器補(bǔ)償?shù)念l率，設(shè)H_PD(ω)為探測(cè)器的傳輸函數(shù)則可以認(rèn)為是全通，即H_PD(ω)＝1。

所述前均衡器與所述探測(cè)器相連，所述前均衡器為高通濾波器，其電路原理如圖3所示。輸入端串聯(lián)設(shè)置電阻R和電感L，在電感的兩端接輸出端。所述前均衡器的傳輸函數(shù)H_HP(ω)，可表示為：

其中：D為探測(cè)器的光電轉(zhuǎn)換效率，ω為角頻率，ω_TL＝R/L,j表示傳遞函數(shù)中的相位關(guān)系。

所述TIA與前均衡器相連，所述TIA用于將前置放大器輸出的信號(hào)放大到一定的幅度,以驅(qū)動(dòng)后續(xù)的時(shí)鐘恢復(fù)電路和判決電路。設(shè)TIA的截止頻率遠(yuǎn)大于均衡器補(bǔ)償?shù)念l率，H_TIA(ω)為TIA的傳輸函數(shù)則認(rèn)為是全通，即H_TIA(ω)＝1。

所述后均衡器與所述TIA相連，所述后均衡器也是一個(gè)高通濾波器，其結(jié)構(gòu)可以與前均衡器相同。當(dāng)同時(shí)設(shè)置前均衡器和后均衡器時(shí)，其等效電路的原理如圖5所示。

低通濾波器依次與兩個(gè)均衡器相連，即前均衡器和后均衡器，所述前均衡器以及后均衡器都是高通濾波器，作用都是為了對(duì)所述低通濾波器進(jìn)行補(bǔ)償，當(dāng)連接一個(gè)均衡器時(shí)，如圖4所示，其諧振頻率為當(dāng)同時(shí)采用前均衡器和后均衡器時(shí)，所述兩個(gè)電感是并聯(lián)的關(guān)系，因而其諧振頻率為由此可見(jiàn)采用前后均衡電路的諧振頻率，即帶寬高于單一前均衡或后均衡電路的倍。

圖6示出了本具體實(shí)施方式中的接收機(jī)的部分實(shí)現(xiàn)電路。其中所述前均衡器包括與輸入端依次串接的第一電阻R1、第一電感L1和第一隔斷電容C1，第一負(fù)載電阻R2與所述第一電感L1和第一隔斷電容C1并聯(lián)，并從所述第一負(fù)載電阻兩端輸出信號(hào)。

所述后均衡器包括與輸入端依次串接的第二電阻R5、第二電感L2和第二隔斷電容C2，第二負(fù)載電阻R6與所述第二電感L2和第二隔斷電容C2并聯(lián)，并從所述第二負(fù)載電阻兩端輸出信號(hào)。

以上所述僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而，上述描述并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但是凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。