本發(fā)明屬于光通信領域，更具體地，涉及一種基于陣列錯位排布的可見光高速通信系統(tǒng)。

背景技術：

1、隨著可見光通信技術的發(fā)展，可見光通信系統(tǒng)逐漸由單通道系統(tǒng)向多通道系統(tǒng)轉變。其中波分復用(wavelength?division?multiplexing,wdm)技術在可見光通信中應用最為廣泛。

2、在可見光通信領域，通過wdm技術可以增加信道個數，從而提高系統(tǒng)通信容量。然而激光二極管(laser?diode,ld)和發(fā)光二極管(light?emitting?diode,led)的輻射光譜具有一定線寬，當信道個數增加，信道間隔將變小，輻射光譜會出現重疊。由于光電接收器，如pin光電二極管(positive-intrinsic-negative?diode)和雪崩二極管(avalanchephoto?diode,apd)的光譜響應是固定的，不具備光譜分辨能力，且濾光片無法區(qū)分光譜重疊部分，此時會產生信道串擾。而為了降低系統(tǒng)誤碼率、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減小信道間的串擾變得尤為重要。

技術實現思路

1、針對現有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于陣列錯位排布的可見光高速通信系統(tǒng)，旨在解決現有可見光通信中信道間的串擾問題。

2、為實現上述目的，本發(fā)明提供了一種基于陣列錯位排布的可見光高速通信系統(tǒng)，包括發(fā)射端和接收端，

3、發(fā)射端包括包括調制模塊、驅動模塊、光源模塊和第一匯聚模塊，所述調制模塊用于將輸入的模擬信號轉換為數字信號，所述驅動模塊用于為所述數字信號提供直流偏置，并將所述數字信號和直流偏置整合為驅動信號，所述光源模塊用于將所述驅動信號轉換為光信號，所述光信號經第一匯聚模塊準直后匯聚到接收端；其中，光源模塊包括m×n個信號發(fā)射基礎單元組成的m×n的陣列照明光源，m和n為正整數，各基礎單元之間相互獨立，互不影響，可以并行發(fā)射多路不同的獨立信號。采用錯位排列的方式，即相鄰信道的信號光中心波長不同，且有較大差異。此外，相鄰信號發(fā)射基本單元之間的距離是本身單元尺寸的數倍。

4、接收端包括：光學透鏡，濾波片，pd陣列和解調模塊。其中，光學透鏡用于匯聚信號光至接收陣列上；濾波片用于濾出各路信號光；pd用于接收發(fā)射端發(fā)送的光信號并轉換為電信號；解調模塊用于進行信號解碼，將數字信號轉換為模擬信號，便于后續(xù)的數字信號處理。

5、接收端包括第二匯聚模塊、濾波模塊、探測模塊和解調模塊，所述第二匯聚模塊用于接收發(fā)射端的光信號，所述光信號經過濾波模塊濾波后匯聚到所述探測模塊，所述探測模塊用于將光信號轉換為電信號，所述解調模塊用于對所述電信號進行解調，并將數字信號轉換為模擬信號；其中，探測模塊包括m’×n’個信號接收基礎單元組成的m’×n’的陣列接收器，m’和n’為正整數且m’>m，n’>n，各基礎單元之間相互獨立，互不影響，可以并行接收多路不同的獨立信號。接收端前放置有濾波片，且對應的濾波片中心波長與發(fā)射端光源波長一致，用于濾掉相鄰信道信號光的影響，在光學層面，利用物理手段，直接減小了相鄰信道的碼間串擾。此外，相鄰信號接收基本單元之間的距離是本身單元尺寸的數倍。

6、優(yōu)選地，所述信號發(fā)射基礎單元為ld或者led。設ld/led陣列中有n種波長分別為λ1，λ2，…，λn，通過組合優(yōu)化算法來求解，使任意兩個相鄰ld/led的波長差δλ最大化，即可找到使得所有相鄰顏色波長差達到最大的排列順序。

7、優(yōu)選地，所述信號接收基礎單元為pd。

8、優(yōu)選地，所述第一匯聚模塊和第二匯聚模塊為光學透鏡。發(fā)射端和接收端的光學透鏡分別對ld/led陣列發(fā)出的信號光和pd陣列接收的信號光進行匯聚和準直，接收端的pd能接收到更多來自對應ld/led發(fā)出的信號光。

9、通過本發(fā)明所構思的以上技術方案，與現有技術相比，能夠取得以下

10、有益效果：

11、1、本發(fā)明提供的基于陣列錯位排布的可見光高速通信系統(tǒng)，發(fā)射端采用一個由m×n個信號發(fā)射基礎單元組成大小為m×n的陣列照明光源，各基礎單元之間相互獨立，互不影響，可以并行發(fā)射多路不同的獨立信號，接收端采用一個由m’×n’個信號接收基礎單元組成大小為m’×n’的陣列接收器，其中m’>m，n’>n，各基礎單元之間相互獨立，互不影響，可以并行接收多路不同的獨立信號，能有效降低不同信道之間的碼間串擾，大幅降低誤碼率；

12、2、本發(fā)明提供的基于陣列錯位排布的可見光高速通信系統(tǒng)，采用m×n陣列光源，實現光多輸入多輸出(mimo)技術，以波分復用、空分復用相結合的方式，保證同時獲得多路高信噪比低帶寬的信道，在不增加帶寬的情況下成倍地提高了系統(tǒng)的容量和頻譜效率；

13、3、本發(fā)明提供的基于陣列錯位排布的可見光高速通信系統(tǒng)，通過增加單色led/ld數量即可實現容量增加，通過在接收端增加濾波片即可將各路信道分開，基本不增加復雜度，系統(tǒng)結構簡單，易于搭建，成本低。

技術特征：

1.一種基于陣列錯位排布的可見光高速通信系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的一種基于陣列錯位排布的可見光高速通信系統(tǒng)，其特征在于，所述信號發(fā)射基礎單元為ld或者led。

3.根據權利要求1所述的一種基于陣列錯位排布的可見光高速通信系統(tǒng)，其特征在于，所述第一匯聚模塊和第二匯聚模塊為光學透鏡。

4.根據權利要求1所述的一種基于陣列錯位排布的可見光高速通信系統(tǒng)，其特征在于，所述信號接收基礎單元為pd。

5.根據權利要求4所述的一種基于陣列錯位排布的可見光高速通信系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波模塊為m’×n’個濾波片，與m’×n’個信號接收基礎單元一一對應，且對應的濾波片中心波長與發(fā)射端光源波長一致。

6.根據權利要求2所述的一種基于陣列錯位排布的可見光高速通信系統(tǒng)，其特征在于，相鄰信號發(fā)射基本單元之間的距離是本身單元尺寸的數倍。

7.根據權利要求4所述的一種基于陣列錯位排布的可見光高速通信系統(tǒng)，其特征在于，相鄰信號接收基本單元之間的距離是本身單元尺寸的數倍。

8.根據權利要求1所述的一種基于陣列錯位排布的可見光高速通信系統(tǒng)，其特征在于，通過組合優(yōu)化算法來求解，找到使得所有信號發(fā)射基礎單元的相鄰信道的信號光中心波長差達到最大的排列順序。

技術總結
本發(fā)明公開了一種基于陣列錯位排布的可見光高速通信系統(tǒng)，屬于光通信領域。包括：由多種不同波長(顏色)的光源錯位間隔排布成M×N大小的陣列作為發(fā)射端，通過對每個LD或LED芯片單獨驅動形成互不干擾的陣列發(fā)射模塊。接收模塊也設計為陣列排布的形式，大小為M’×N’，其中M’>M，N’>N。接收端接收器陣列前放置有濾波片，且對應的濾波片中心波長與發(fā)射端光源波長一致。發(fā)射端和接收端都有光學透鏡，可以進行準直和聚焦。該種方法能有效的降低信道間碼間串擾，保證多通道可見光通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，魯棒性高、結構簡單，適于推廣應用。

技術研發(fā)人員：楊奇,石沐昕,戴瀟瀟,王亮,劉陳,劉德明
受保護的技術使用者：華中科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/5