[发明专利]一种光无线通信系统

说明书

本发明提出了一种光无线通信系统，包括主光纤和路由器，其特征在于，还包括，子光纤、光收发模块，主光纤中包含若干束波长不同的携带信息的光，路由器将各波长的光从对应子光纤输出，光收发模块包括光纤排列机构和透镜机构，子光纤经光纤排列机构排列成光纤阵列，光线阵列经透镜机构后输出为通信光束，在任意距离通信光束的截面方向，子光束都按蜂窝状结构分布并充满整个光束区域。近红外光无线无线通信传输容量大、无需频率许可、通信安全；光纤阵列密排，使子光束具有一致发散角度不同的发散方向，形成不交叠无缝隙的蜂窝状通信光束；光收发模块既可作接收端也可用作发射端，结构简洁，成本低，方便安装，符合无线通信使用场景机动性需求。

技术领域

本发明涉及一种无线信息通信技术领域，尤其涉及一种光无线通信系统。

背景技术

随着移动互联网技术的迅猛发展和大数据时代的到来，人们对无线通信业务的需求和要求也越来越高。然而，随着无线通信业务需求量的指数级的增长，这对通信技术的容量、速率和时延提出了全新的要求。传统的无线通信技术在频谱资源、传输容量、传输速率和传输时延上均遇到了难以突破的瓶颈。在这种情况下，研究者逐渐将目光由“电域”转移到“光域”，特别是进入21世纪以来，随着固态照明技术的进步，基于照明发光二极管LightEmitting Diode，LED的室内无线光通信技术已成为国内外的研究热点，被视为实现新一代无线高速接入的重要技术。在实际的室内无线通信场景中，用户终端通常具有一定的移动性，接收端相对于发射端的角度也具有随机变化特性，这对接收机的机动性、接收视场等提出了很高的要求。例如，一种在中国专利文献上公开的“基于可见光通信的数据传输方法和装置”，其公告号“CN104618018A”,包括在第一屏幕上确定一区域；确定所述区域内显示的内容；将与所述内容相关的数据调制在可见光中；发送所述可见光，本申请的实施例还公开了另一种基于可见光通信的数据传输方法、基于可见光通信的数据传输装置，采用本申请实施例所述的基于可见光通信的数据传输方法和装置，可以简化现有技术中在不同设备间传输数据的方案，提高数据传输的效率。上述可见光传输技术由于光为可见光。在白天或灯光环境下使用时存在一定的干扰。

发明内容

本发明是为了解决现有无线通信技术的频谱资源短缺、传输容量、传输速率和传输时延上的瓶颈难以突破的问题，提供一种传输容量大、高带宽、不受电频率限制的光无线通信系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种光无线通信系统，包括主光纤、路由器、子光纤、光收发模块，主光纤中包含若干束波长不同的携带信息的光，路由器将各波长的光从对应子光纤输出，子光纤在光收发模块内排列成光纤阵列后经光收发模块输出为通信光束。通信光采用近红外光，主光纤中包含若干种耦合在一起的不同波长的光载波，路由器将各种波长的光载波分离并复原信号分别对应到子光纤输出，子光纤在光收发模块中按一定规律排列经光收发模块输出后为空间自由传播的通信光束，空间中的接收端被通信光束照射形成高速光无线通信，无线光通信传输容量大成本低，安装便捷，且通信安全保密。

作为优选，所述光收发模块包括光纤排列机构和透镜机构，所述子光纤经光纤排列机构排列成光纤阵列，所述光纤阵列发出的光束经过透镜机构输出。通信光束通过光纤阵列排列使每支子光纤发出的子光束具有一致的发散角度，且每支子光纤发出的子光束方向均不同，光纤阵列中的所有子光纤发出的子光束合并成一个通信光束，子光纤的子光束紧密排布避免通信光束有空隙造成信号接收盲区，且子光束发散角度一致，避免出现子光束的交叠而造成信号的相互干扰。

作为优选，所述光纤阵列，包括中心子光纤和围绕在中心子光纤周边的周围子光纤。中心子光纤与透镜机构的光轴重合，中心子光纤经过透镜机构出射光束的发散角α由光纤端面位置和透镜机构焦距决定：tanα＝(1-p)tanθ，

其中，θ为光纤的数值孔径角，0＜p＜1；

周围子光纤经过透镜机构出射光束的发散角度由该子光纤偏离透镜机构光轴的距离，该子光纤相对光轴的倾斜角度和该子光纤到透镜机构的距离决定：周围子出射光纤光束中心角度α_c：