[发明专利]基于激光可见光通信的无线路由器

说明书

(一)技术领域

本发明属于可见光通信(Visible Light Communication,缩写为VLC)技术领域。

(二)背景技术

可见光通信技术(Visible Light Communication,VLC)是指利用可见光波段的光作为信息载体，无需电缆或光缆等有线信道的传输介质，在空气中直接传输光信号的通信方式。这种通信方式，无电磁辐射，绿色低碳，可有效避免无线电通信中电磁信号泄漏等弱点。利用可见光通信，可构建抗干扰的安全通信环境。

可见光通信可利用普通的商用化LED灯作为发射模块，能够在保证照明的情况下，进行通信。近来，基于LED灯的可见光通信技术引起了工业界及学术界的广泛关注。然而，基于商业化LED灯的可见光通信系统的速率目前往往受限于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。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。另外，VLLC系统中的光链路可采用激光束进行信号传输。而激光束的远距离传输能力非常强，即使是功率低至10mW的激光束，都可以在天气晴朗的夜空中传输超百米的距离。因此，VLLC通信系统也可用于实现相近楼隔间的无线通信。再者，常规无线电通信在水下几乎无法使用并且常规水下通信方式(如，次声波通信)速率较慢，而研究表明可见光波段中的蓝绿光在水中的衰减系数比较小，因此，基于蓝绿光的VLLC系统也可用于实现高速的水下通信系统。

实际中，目前市面上已经出现利用红外激光通信设备用于搭建楼宇间的无线通信链路。但是，红外激光相比于可见光波段激光，在空气中的衰减度更大。同时，红外激光不可见，在安装红外激光通信设备时，实现精确对准需要采取额外的措施。因此，采用激光可见光实现楼宇间无线链路，相比于采用红外激光，在上述方面具有一定的优势。此外，红外激光通信亦不适合用于水下进行通信，在这方面，VLLC系统具有较明显的优势。

正交频分复用(OFDM)技术，是一种多载波调制技术，可有效抵抗多径效应，抵抗符号间干扰，同时，OFDM技术可适应不同设计需求，灵活分配数据容量和功率，便于提供灵活的高速和变速综合数据传输，再者，OFDM技术可将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输，这将大大消除信号波形间的干扰，从而提高信号传输的频谱效率。根据不同的接收方式，OFDM可分为直接检测(DD,Direct Detection) –OFDM和相干检测(CD，Coherent Detection)–OFDM。其中，直接检测OFDM，是采用强度调制进行单路发射，然后单路接收并检测信号强度进行的传输方式。采用直接检测OFDM，可实现单灯单检测器的VLLC系统，同时可提高VLLC 系统信号传输的频谱效率，降低系统对激光二极管的调制带宽需求。

本发明，将基于OFDM及激光可见光通信技术，实现能够进行无线链接、远程传输的网络数据转发装置，即一种无线路由装置。值得一提的是本装置将具备网络接口，并主要实现网络数据转发。之所以这样做，也是由于目前数字网络通信的便捷性，同时通过网口可以轻松实现与电脑上软件的对接。

(三)发明内容

从上文可知，本发明的目的是提供一种基于OFDM技术、激光可见光通信技术的无线连接路由器。本发明的具体方案如下：

装置为全双工收发装置。其中，发送端包括：以太网接口模块(以太网芯片等组成，芯片工作于全双工模式)、信号调制模块(由数字电路芯片及外围电路组成)、数模转换器(数模转换芯片及其外围电路组成)、发射信号处理模块(由直流偏置电路、信号放大电路等组成)、可见激光发射模块(由激光二极管、透镜等组成)。接收端包括：光电探测接收模块(由光电二极管、透镜等组成)、接收信号处理模块(信号放大电路等组成)、模数转换器(模数转换芯片及其外围电路组成)、信号解调模块(由数字电路芯片及外围电路组成)、以太网接口模块(以太网芯片等组成)。其中，发射端的信号调制模块可与接收端的信号解调模块共用一个数字电路芯片，全双工模式下的以太网接口亦可被发射端与接收端共用。

本装置的详细组成情况、工作原理及工作过程详见本说明书(四)、(五)、 (六)。

(四)附图说明

图1是本发明的装置示意图。

图2是一实验示意图。它示意表示使用本发明，实现两台电脑通过无线连接进行网络通信的情况。