一种适用于室内可见光通信场景中不同接收面位置上的均衡器制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于室内可见光通信场景中不同接收面位置上的均衡器，所述均衡器包括白光发光二极管LED、可变电阻、可变电容、MOS管、光电探测器和跨阻放大器TIA，所述白光发光二极管LED作为光源；由所述可变电阻和可变电容组成可调参的均衡器网络；所述MOS管作为驱动LED直流耦合的电子开关，用于可见光通信系统的发射端；所述光电探测器及跨阻放大器TIA作为可见光通信系统的接收前端进行光电信号转换。利用上述均衡器能够使室内接收面上多个典型位置处的光通信链路均满足要求，提高室内可见光通信系统接收端的可移动性，进而提高可见光通信系统的整体性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可见光通信
，尤其涉及一种适用于室内可见光通信场景中不同接收面位置上的均衡器。
技术介绍
自可见光通信的概念问世，利用发光二极管(LED)作为发射端，光电探测器作为接收前端，使得LED在提供照明的同时还可以进行通信，由于LED相较于白炽灯和节能灯具有效率高、能耗低、成本低及寿命长等优点，其已大量占据照明应用的市场。而鉴于LED还具有调制性能好、响应灵敏度高的优点，因此可以将需要通信的信息调制到LED发出的可见光上进行传输。在经典的室内场景下，一般采用白光LED作为照明，因此使用白光LED进行照明通信一体化是可见光通信(VLC)技术中的重要研究方向。作为室内可见光通信系统的重要组成部分，发射端光源LED的频率响应特性很大程度决定了系统有效带宽，进而影响VLC系统的通信传输性能，目前市场化的白光LED产品主要词用蓝光LED混合黄绿色荧光粉激发白光，由于荧光粉的响应速度较慢，导致现阶段白光LED的调制带宽均较低，不适于高速通信，因此研究者们提出了多种均衡技术对其进行补偿，其中采用传统模拟电路设计均衡器是一种常见手段。但现有技术中提出的均衡器仅考虑对LED光源响应的补偿，而实际室内可见光通信场景中还需要考虑接收端处于室内接收平面上不同位置时光信道响应情况下系统整体的调制带宽性能，因此设计一种适用于室内可见光通信场景中不同接收面上位置的均衡器对研究可见光通信技术应用的可移动性是很有意义的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于室内可见光通信场景中不同接收面位置上的均衡器，利用该均衡器能够使室内接收面上多个典型位置处的光通信链路均满足要求，提高室内可见光通信系统接收端的可移动性，进而提高可见光通信系统的整体性能。一种适用于室内可见光通信场景中不同接收面位置上的均衡器，所述均衡器包括发射端预均衡器和接收端后向均衡器，其中：所述发射端预均衡器包括白光发光二极管LED、可变电阻、可变电容和MOS管，用于根据当前用户所处区域对应的信道情况调整可变元件的值，利用可变电阻和可变电容的充放电效应组成高通滤波器，补偿该时刻用户与发射天线之间的信道响应造成的能量衰减；所述接收端后向均衡器包括光电探测器、跨阻放大器和可变电阻，用于根据当前用户所处区域对应的信道情况调整可变电阻的阻值，利用可变电阻的充放电效应组成高通滤波器，补偿该时刻用户与发射天线之间的信道响应造成的能量衰减；所述白光发光二极管LED作为光源；所述均衡器具体根据室内不同位置处链路响应的差异以及用户在不同位置区域内的活动概率对相应区域进行重要性权值分配，优化得到一组均衡器参数，再根据室内不同位置的信道响应特性进行调整均衡补偿，最终保证室内多个典型位置处的系统联合响应均衡效果均高于误码要求的均衡器参数。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，利用上述均衡器能够使室内接收面上多个典型位置处的光通信链路均满足要求，提高室内可见光通信系统接收端的可移动性，进而提高可见光通信系统的整体性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例所提供适用于室内可见光通信场景中不同接收面位置上的均衡器的结构示意图；图2为本专利技术实施例所提供的室内场景下用户活动概率分区示意图；图3为采用本专利技术实施例所提供的均衡器的可见光通信链路模拟部分系统示意图；图4为本专利技术实施例提供的可见光通信系统的接收端位于室内中心时经过多次反射后的信道脉冲响应仿真结果示意图；图5为本专利技术实施例提供的可见光通信系统的接收端位于靠墙位置时经过多次反射后的信道脉冲响应仿真结果示意图；图6为本专利技术实施例提供的可见光通信系统的接收端位于角落位置时经过多次反射后的信道脉冲响应仿真结果示意图；图7为本专利技术实施例提供的LED光源的频率特性曲线示意图；图8为本专利技术实施例提供的综合LED光源响应特性和三种典型位置处信道响应而分别得到的系统联合响应拟合模型曲线示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术实施例所提供的适用于室内可见光通信场景中不同接收面位置上的均衡器可称为具有一定鲁棒性的均衡器，此处的鲁棒性指该均衡器针对可见光通信系统接收端在室内接收面上多个典型位置处时的光通信链路均具有满足要求的均衡性能。下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本专利技术实施例所提供适用于室内可见光通信场景中不同接收面位置上的均衡器的结构示意图，所述均衡器具体包括发射端预均衡器和接收端后向均衡器，其中：所述发射端预均衡器包括白光发光二极管LED、可变电阻、可变电容和MOS管，用于根据当前用户所处区域对应的信道情况调整可变元件的值，利用可变电阻和可变电容的充放电效应组成高通滤波器，补偿该时刻用户与发射天线之间的信道响应造成的能量衰减；所述接收端后向均衡器包括光电探测器、跨阻放大器和可变电阻，用于根据当前用户所处区域对应的信道情况调整可变电阻的阻值，利用可变电阻的充放电效应组成高通滤波器，补偿该时刻用户与发射天线之间的信道响应造成的能量衰减，该接收端后向均衡器中的可变元件仅针对电阻，主要作用为调整接收端的信号能量强度；所述白光发光二极管LED作为光源；该白光发光二管LED包括：荧光粉型白光发光二极管；或红绿蓝三色组合封装型的白光发光二极管，即将单色光LED按照一定比例组合使混合产生白光；所述均衡器根据室内不同位置处链路响应的差异以及用户在不同位置区域内的活动概率对相应区域进行重要性权值分配，优化得到一组均衡器参数，再根据室内不同位置的信道响应特性进行调整均衡补偿，最终保证室内多个典型位置处的系统联合响应均衡效果均高于误码要求的均衡器参数。所述MOS管作为驱动LED直流耦合的电子开关，用于可见光通信系统的发射端；所述光电探测器及跨阻放大器TIA作为可见光通信系统的接收前端进行光电信号转换。具体实现中，上述可变电阻和可变电容的参数依据所用光源的频率特性以及室内不同位置处的链路响应特性来选取。另外，所述光电探测器可以包括：PIN-硅光电二极管或雪崩光敏二极管。下面再以具体的实例对上述均衡器的具体工作过程进行详细说明，首先如图2所示为本专利技术实施例所提供的室内场景下用户活动概率分区示意图，图2中：室内场景的尺寸设定为经典的5m×5m×3m，白光LED光源的坐标为(0,0,3)；鉴于用户在室内活动具有一定统计特性，在各个位置处活动的概率并不均匀，故将接收面按照活动概率进行分区划分(这里用户活动概率的定义并不统一，可能为在各区域停留时间，也可能为在各区域出现的概率)；如图2所示：将接收面分为三种区域，即A类、B类和C类。其中，A类区域尺寸为3m×3m，区域中心与室内区域的中心重合，在典型的应用场景下用户在A类区域活动的概率最大，设定为70％；B类区域由四部分靠墙区组成，每个部分尺寸为3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于室内可见光通信场景中不同接收面位置上的均衡器，其特征在于，所述均衡器包括发射端预均衡器和接收端后向均衡器，其中：所述发射端预均衡器包括白光发光二极管LED、可变电阻、可变电容和MOS管，用于根据当前用户所处区域对应的信道情况调整可变元件的值，利用可变电阻和可变电容的充放电效应组成高通滤波器，补偿该时刻用户与发射天线之间的信道响应造成的能量衰减；所述接收端后向均衡器包括光电探测器、跨阻放大器和可变电阻，用于根据当前用户所处区域对应的信道情况调整可变电阻的阻值，利用可变电阻的充放电效应组成高通滤波器，补偿该时刻用户与发射天线之间的信道响应造成的能量衰减；所述白光发光二极管LED作为光源；所述均衡器具体根据室内不同位置处链路响应的差异以及用户在不同位置区域内的活动概率对相应区域进行重要性权值分配，优化得到一组均衡器参数，再根据室内不同位置的信道响应特性进行调整均衡补偿，最终保证室内多个典型位置处的系统联合响应均衡效果均高于误码要求的均衡器参数。

【技术特征摘要】
1.一种适用于室内可见光通信场景中不同接收面位置上的均衡器，其特征在于，所述均衡器包括发射端预均衡器和接收端后向均衡器，其中：所述发射端预均衡器包括白光发光二极管LED、可变电阻、可变电容和MOS管，用于根据当前用户所处区域对应的信道情况调整可变元件的值，利用可变电阻和可变电容的充放电效应组成高通滤波器，补偿该时刻用户与发射天线之间的信道响应造成的能量衰减；所述接收端后向均衡器包括光电探测器、跨阻放大器和可变电阻，用于根据当前用户所处区域对应的信道情况调整可变电阻的阻值，利用可变电阻的充放电效应组成高通滤波器，补偿该时刻用户与发射天线之间的信道响应造成的能量衰减；所述白光发光二极管LED作为光源；所述均衡器具体根据室内不同位置处链路响应的差异以及用户在不同位置区域内的活动概率对相应区域进行重要性权...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐正元，王沛霖，高谦，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34