[发明专利]基于激光可见光通信的SDI视频传输系统

说明书

(一)技术领域

本发明属于自由空间光通信(Free-space Optical Communication,缩写为FSO)技术领域。

(二)背景技术

自由空间光通信，在多种场景下有着引人注目的应用前景。它可应用于蜂窝网络，实现高可靠性的回程线路，亦可应用于城市遭遇灾难后的重建中，实现临时的通信网络。它无需注册频谱使用许可，无电磁辐射，相比于无线通信，更加绿色，它亦无需光缆连接，相比于光纤通信，其相关设备及组件的安装更加方便。属于自由空间光通信范畴的可见光通信，继承了自由空间光通信的优点，近几年在学术界掀起了一股热潮。以发光二极管(LED)为光源的可见光通信技术，由于能够同时提供照明与通信的能力，一时间被产业界所看好。然而，基于LED的可见光通信，其通信速率与带宽往往受限于LED的调制带宽。因此，为了实现更高的传输速率，近来有研究者提出使用激光二极管(LD)来替代LED实现基于激光的可见光通信(VLLC)。激光可见光通信得益于光源的优势，相比于基于LED的可见光通信，能够获得更高的传输速率与更远的传输距离。目前，它被认为在未来高速室内无线光网络及数据中心中有着良好的应用潜力。

SDI接口是一种“数字分量串行接口”，常被用于传输串行数字视频信号。按照清晰度及速率，SDI可分为标准清晰度SD-SDI、高清标准HD-SDI和3G-SDI三种，对应速率分别是270Mb/s、1.485Gb/s和2.97Gb/s。据我们所知，如果视频信号反复压缩和解压缩，必将引起图像质量下降和延时增加。因此，通常以SDI传输无压缩视频，相比于基于视频压缩与解压缩的互联网协议(IP)视频传输的方式，时延更小，实时性能更佳。然而，SDI传输视频，通常是基于有线连接，并且传输距离通常限制在100米以内。

通过结合激光可见光通信技术及SDI视频传输技术，将能够打破SDI视频传输依赖有线传输且传输距离短的现状。同时，在使用激光可见光通信技术的基础上使用正交频分复用技术，能够有效提高信号频谱效率，降低光源带宽需求。另外，FPGA作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路，FPGA既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程门电路数有限的缺点。它的可重构、可配置性，使得调试与研发相对简单。目前，FPGA在实现数字电路导通方面有着得天独厚的优势，正交频分复用系统也常采用FPGA来实现调制与解调。本发明，将基于以上所提技术，实现基于激光可见光通信技术的三速SDI视频传输系统。

(三)发明内容

从上文可知，本发明的目的是提供一种基于SDI视频传输技术、激光可见光通信技术及OFDM调制技术实现的中远距离无线连接的视频传输装置。本发明的具体方案如下：

装置分为收发两端。发射端由SDI信号输入接口，线缆均衡器，可编程门阵列电路板，数模转换器，激光二极管(LD)驱动电路以及激光二极管组成。

接收端由光电检测器(含驱动与信号放大电路)，模数转换器，可编程门阵列电路板，线缆均衡器，SDI信号输出接口组成。

(四)附图说明

图1是本发明的装置示意图。

图2是本发明在搭配个人电脑使用时的实验配置图。

1-SDI信号输入接口

2-电缆均衡器

3-可编程逻辑门阵列电路(FPGA)板

4-数模转换器

5-激光二极管(LD)驱动电路

6-激光二极管(LD)

7-光电检测器(含驱动与信号放大电路)

8-模数转换器

9-可编程逻辑门阵列电路(FPGA)板

10-电缆均衡器

11-SDI信号输出接口

12-个人电脑(含高清晰度多媒体接口，HDMI)

13-HDMI转SDI信号转换器

14-SDI转HDMI信号转换器

15-高清液晶显示器(含HDMI接口)

(五)具体实施方式

下面结合具体实验例子和附图，对本发明作具体说明。

由图1所示，本发明中的装置整体框架，各部件分别说明如下：

SDI输入接口1，用于输入SDI视频信号；

电缆均衡器2，用于对输入的SDI视频信号做线缆均衡；

可编程逻辑门阵列电路(FPGA)板3，用于采集均衡后的SDI视频信号进行数字信号处理实现OFDM调制，同时板载通用异步收发传输器(UART)串口，可供用户使用上位机实现对电路板的调节；