一種適用于室內可見光通信場景中不同接收面位置上的均衡器制造技術

本發明專利技術公開了一種適用于室內可見光通信場景中不同接收面位置上的均衡器，所述均衡器包括白光發光二極管LED、可變電阻、可變電容、MOS管、光電探測器和跨阻放大器TIA，所述白光發光二極管LED作為光源；由所述可變電阻和可變電容組成可調參的均衡器網絡；所述MOS管作為驅動LED直流耦合的電子開關，用于可見光通信系統的發射端；所述光電探測器及跨阻放大器TIA作為可見光通信系統的接收前端進行光電信號轉換。利用上述均衡器能夠使室內接收面上多個典型位置處的光通信鏈路均滿足要求，提高室內可見光通信系統接收端的可移動性，進而提高可見光通信系統的整體性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及可見光通信
，尤其涉及一種適用于室內可見光通信場景中不同接收面位置上的均衡器。
技術介紹
自可見光通信的概念問世，利用發光二極管(LED)作為發射端，光電探測器作為接收前端，使得LED在提供照明的同時還可以進行通信，由于LED相較于白熾燈和節能燈具有效率高、能耗低、成本低及壽命長等優點，其已大量占據照明應用的市場。而鑒于LED還具有調制性能好、響應靈敏度高的優點，因此可以將需要通信的信息調制到LED發出的可見光上進行傳輸。在經典的室內場景下，一般采用白光LED作為照明，因此使用白光LED進行照明通信一體化是可見光通信(VLC)技術中的重要研究方向。作為室內可見光通信系統的重要組成部分，發射端光源LED的頻率響應特性很大程度決定了系統有效帶寬，進而影響VLC系統的通信傳輸性能，目前市場化的白光LED產品主要詞用藍光LED混合黃綠色熒光粉激發白光，由于熒光粉的響應速度較慢，導致現階段白光LED的調制帶寬均較低，不適于高速通信，因此研究者們提出了多種均衡技術對其進行補償，其中采用傳統模擬電路設計均衡器是一種常見手段。但現有技術中提出的均衡器僅考慮對LED光源響應的補償，而實際室內可見光通信場景中還需要考慮接收端處于室內接收平面上不同位置時光信道響應情況下系統整體的調制帶寬性能，因此設計一種適用于室內可見光通信場景中不同接收面上位置的均衡器對研究可見光通信技術應用的可移動性是很有意義的。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種適用于室內可見光通信場景中不同接收面位置上的均衡器，利用該均衡器能夠使室內接收面上多個典型位置處的光通信鏈路均滿足要求，提高室內可見光通信系統接收端的可移動性，進而提高可見光通信系統的整體性能。一種適用于室內可見光通信場景中不同接收面位置上的均衡器，所述均衡器包括發射端預均衡器和接收端后向均衡器，其中：所述發射端預均衡器包括白光發光二極管LED、可變電阻、可變電容和MOS管，用于根據當前用戶所處區域對應的信道情況調整可變元件的值，利用可變電阻和可變電容的充放電效應組成高通濾波器，補償該時刻用戶與發射天線之間的信道響應造成的能量衰減；所述接收端后向均衡器包括光電探測器、跨阻放大器和可變電阻，用于根據當前用戶所處區域對應的信道情況調整可變電阻的阻值，利用可變電阻的充放電效應組成高通濾波器，補償該時刻用戶與發射天線之間的信道響應造成的能量衰減；所述白光發光二極管LED作為光源；所述均衡器具體根據室內不同位置處鏈路響應的差異以及用戶在不同位置區域內的活動概率對相應區域進行重要性權值分配，優化得到一組均衡器參數，再根據室內不同位置的信道響應特性進行調整均衡補償，最終保證室內多個典型位置處的系統聯合響應均衡效果均高于誤碼要求的均衡器參數。由上述本專利技術提供的技術方案可以看出，利用上述均衡器能夠使室內接收面上多個典型位置處的光通信鏈路均滿足要求，提高室內可見光通信系統接收端的可移動性，進而提高可見光通信系統的整體性能。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。圖1為本專利技術實施例所提供適用于室內可見光通信場景中不同接收面位置上的均衡器的結構示意圖；圖2為本專利技術實施例所提供的室內場景下用戶活動概率分區示意圖；圖3為采用本專利技術實施例所提供的均衡器的可見光通信鏈路模擬部分系統示意圖；圖4為本專利技術實施例提供的可見光通信系統的接收端位于室內中心時經過多次反射后的信道脈沖響應仿真結果示意圖；圖5為本專利技術實施例提供的可見光通信系統的接收端位于靠墻位置時經過多次反射后的信道脈沖響應仿真結果示意圖；圖6為本專利技術實施例提供的可見光通信系統的接收端位于角落位置時經過多次反射后的信道脈沖響應仿真結果示意圖；圖7為本專利技術實施例提供的LED光源的頻率特性曲線示意圖；圖8為本專利技術實施例提供的綜合LED光源響應特性和三種典型位置處信道響應而分別得到的系統聯合響應擬合模型曲線示意圖。具體實施方式下面結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術的保護范圍。本專利技術實施例所提供的適用于室內可見光通信場景中不同接收面位置上的均衡器可稱為具有一定魯棒性的均衡器，此處的魯棒性指該均衡器針對可見光通信系統接收端在室內接收面上多個典型位置處時的光通信鏈路均具有滿足要求的均衡性能。下面將結合附圖對本專利技術實施例作進一步地詳細描述，如圖1所示為本專利技術實施例所提供適用于室內可見光通信場景中不同接收面位置上的均衡器的結構示意圖，所述均衡器具體包括發射端預均衡器和接收端后向均衡器，其中：所述發射端預均衡器包括白光發光二極管LED、可變電阻、可變電容和MOS管，用于根據當前用戶所處區域對應的信道情況調整可變元件的值，利用可變電阻和可變電容的充放電效應組成高通濾波器，補償該時刻用戶與發射天線之間的信道響應造成的能量衰減；所述接收端后向均衡器包括光電探測器、跨阻放大器和可變電阻，用于根據當前用戶所處區域對應的信道情況調整可變電阻的阻值，利用可變電阻的充放電效應組成高通濾波器，補償該時刻用戶與發射天線之間的信道響應造成的能量衰減，該接收端后向均衡器中的可變元件僅針對電阻，主要作用為調整接收端的信號能量強度；所述白光發光二極管LED作為光源；該白光發光二管LED包括：熒光粉型白光發光二極管；或紅綠藍三色組合封裝型的白光發光二極管，即將單色光LED按照一定比例組合使混合產生白光；所述均衡器根據室內不同位置處鏈路響應的差異以及用戶在不同位置區域內的活動概率對相應區域進行重要性權值分配，優化得到一組均衡器參數，再根據室內不同位置的信道響應特性進行調整均衡補償，最終保證室內多個典型位置處的系統聯合響應均衡效果均高于誤碼要求的均衡器參數。所述MOS管作為驅動LED直流耦合的電子開關，用于可見光通信系統的發射端；所述光電探測器及跨阻放大器TIA作為可見光通信系統的接收前端進行光電信號轉換。具體實現中，上述可變電阻和可變電容的參數依據所用光源的頻率特性以及室內不同位置處的鏈路響應特性來選取。另外，所述光電探測器可以包括：PIN-硅光電二極管或雪崩光敏二極管。下面再以具體的實例對上述均衡器的具體工作過程進行詳細說明，首先如圖2所示為本專利技術實施例所提供的室內場景下用戶活動概率分區示意圖，圖2中：室內場景的尺寸設定為經典的5m×5m×3m，白光LED光源的坐標為(0,0,3)；鑒于用戶在室內活動具有一定統計特性，在各個位置處活動的概率并不均勻，故將接收面按照活動概率進行分區劃分(這里用戶活動概率的定義并不統一，可能為在各區域停留時間，也可能為在各區域出現的概率)；如圖2所示：將接收面分為三種區域，即A類、B類和C類。其中，A類區域尺寸為3m×3m，區域中心與室內區域的中心重合，在典型的應用場景下用戶在A類區域活動的概率最大，設定為70％；B類區域由四部分靠墻區組成，每個部分尺寸為3本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種適用于室內可見光通信場景中不同接收面位置上的均衡器，其特征在于，所述均衡器包括發射端預均衡器和接收端后向均衡器，其中：所述發射端預均衡器包括白光發光二極管LED、可變電阻、可變電容和MOS管，用于根據當前用戶所處區域對應的信道情況調整可變元件的值，利用可變電阻和可變電容的充放電效應組成高通濾波器，補償該時刻用戶與發射天線之間的信道響應造成的能量衰減；所述接收端后向均衡器包括光電探測器、跨阻放大器和可變電阻，用于根據當前用戶所處區域對應的信道情況調整可變電阻的阻值，利用可變電阻的充放電效應組成高通濾波器，補償該時刻用戶與發射天線之間的信道響應造成的能量衰減；所述白光發光二極管LED作為光源；所述均衡器具體根據室內不同位置處鏈路響應的差異以及用戶在不同位置區域內的活動概率對相應區域進行重要性權值分配，優化得到一組均衡器參數，再根據室內不同位置的信道響應特性進行調整均衡補償，最終保證室內多個典型位置處的系統聯合響應均衡效果均高于誤碼要求的均衡器參數。

【技術特征摘要】
1.一種適用于室內可見光通信場景中不同接收面位置上的均衡器，其特征在于，所述均衡器包括發射端預均衡器和接收端后向均衡器，其中：所述發射端預均衡器包括白光發光二極管LED、可變電阻、可變電容和MOS管，用于根據當前用戶所處區域對應的信道情況調整可變元件的值，利用可變電阻和可變電容的充放電效應組成高通濾波器，補償該時刻用戶與發射天線之間的信道響應造成的能量衰減；所述接收端后向均衡器包括光電探測器、跨阻放大器和可變電阻，用于根據當前用戶所處區域對應的信道情況調整可變電阻的阻值，利用可變電阻的充放電效應組成高通濾波器，補償該時刻用戶與發射天線之間的信道響應造成的能量衰減；所述白光發光二極管LED作為光源；所述均衡器具體根據室內不同位置處鏈路響應的差異以及用戶在不同位置區域內的活動概率對相應區域進行重要性權...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐正元，王沛霖，高謙，
申請(專利權)人：中國科學技術大學，
類型：發明
國別省市：安徽;34