本發(fā)明涉及可見光通信系統(tǒng)，特別設(shè)計(jì)一種基于空間劃分多通道分光束流裝置VLC系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

VLC技術(shù)，作為一種利用發(fā)光設(shè)備發(fā)出高速明亮閃爍光信號(hào)來實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)男屡d無線通信技術(shù)，具有綠色環(huán)保、無電磁干擾、數(shù)據(jù)傳輸速率大、功耗低、安全性能高等優(yōu)點(diǎn)。

VLC通信系統(tǒng)雖具有很多優(yōu)勢，但是其整體通信性能存在不足，為了優(yōu)化VLC通信系統(tǒng)，國內(nèi)外業(yè)界提出了很多解決方案，如采取OFDM、QAM、WDM、MIMO等技術(shù)措施，同時(shí)，研究者在為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信鏈路上進(jìn)行了很多研究，然而，這種VLC系統(tǒng)只能建立單個(gè)目標(biāo)終端的通信鏈路，無法同時(shí)與多個(gè)通信終端進(jìn)行連接。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種基于空間劃分多通道分光束流裝置的VLC系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅具有綠色環(huán)保、無電磁干擾、數(shù)據(jù)傳輸速率大、功耗低、成本低、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，而且其可同時(shí)與多個(gè)通信終端進(jìn)行連接。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于空間劃分多通道分光束流裝置的VLC系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。

本發(fā)明的首要目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于空間劃分多通道分光束流裝置的VLC系統(tǒng)，包括控制管理模塊10、LED燈具20、分光束流裝置30、多光束通信鏈路40和通信終端50，所述分光束流裝置30包括光束擴(kuò)展模塊31、第一偏振片32、空間光調(diào)制模塊33和第二偏振片模塊34；進(jìn)一步地，所述第一偏振片32和第二偏振片模塊34對(duì)擴(kuò)展光束進(jìn)行相位調(diào)制；進(jìn)一步地，所述光束擴(kuò)展模塊31的一端接收LED燈具20的光束流，所述光束擴(kuò)展模塊31的另一端輸出擴(kuò)展平行光；進(jìn)一步地，所述擴(kuò)展平行光的尺寸大小根據(jù)控制管理模塊10的控制信息進(jìn)行確定，所述第一偏振片32的一端接收光束擴(kuò)展模塊31輸出的擴(kuò)展平行光，所述第一偏振片32的另一端輸出偏振化處理光束，所述空間光調(diào)制模塊33的第一個(gè)端口接收第一偏振片32輸出的偏振化處理光束，所述空間光調(diào)制模塊33的第二個(gè)端口輸出動(dòng)態(tài)衍射光束流，所述空間光調(diào)制模塊33的第三個(gè)端口連接控制管理模塊10，所述第二偏振片模塊34的一端接收空間光調(diào)制模塊33輸出的動(dòng)態(tài)衍射光束流，所述第二偏振片模塊34的另一端輸出偏振化處理多光束通信鏈路40到自由空間。

進(jìn)一步地，所述控制管理模塊10通過通信終端50的位置信息確定多光束通信鏈路40的焦點(diǎn)位置，所述通信終端50是筆記本電腦、智能手機(jī)和平板電腦，所述通信系統(tǒng)50通過自帶的閃光燈設(shè)備、具有光通信功能的便攜式外接音頻接口設(shè)備或具有光通信功能的便攜式外接USB接口設(shè)備來進(jìn)行VLC數(shù)據(jù)傳輸。

進(jìn)一步地，所述空間光調(diào)制模塊33是具有8位即256級(jí)相位調(diào)制功能的液晶裝置，所述控制管理模塊10根據(jù)菲涅爾透鏡函數(shù)控制空間光調(diào)制模塊33的狀態(tài)轉(zhuǎn)變，所述空間光調(diào)制模塊33具有動(dòng)態(tài)衍射透鏡的功能，所述動(dòng)態(tài)衍射透鏡的功能根據(jù)分光束流裝置30接收的控制信息進(jìn)行調(diào)整。

本發(fā)明的另一目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于空間劃分多通道分光束流裝置的VLC系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟：

步驟1、LED燈具20發(fā)射出攜帶數(shù)字通信信息的光束，并同時(shí)進(jìn)入光束擴(kuò)展模塊31，所述光束擴(kuò)展模塊31將光束擴(kuò)展為平行光束；

步驟2、擴(kuò)展光束通過第一偏振片32成為偏振化處理的偏振光；

步驟3、經(jīng)偏振化處理的偏振光進(jìn)入空間光調(diào)制33，所述空間光調(diào)制模塊33接收控制管理模塊10的控制信息并同時(shí)對(duì)光束進(jìn)行相位調(diào)制處理使其產(chǎn)生動(dòng)態(tài)衍射的效果；

步驟4、經(jīng)動(dòng)態(tài)衍射后的從空間光調(diào)制模塊33發(fā)射到第二偏振片34進(jìn)行進(jìn)一步的相位調(diào)制；

步驟5、相位調(diào)制后形成多光束通信鏈路40，所述多光束通信鏈路40為連接終端與內(nèi)部VLC網(wǎng)絡(luò)的通道。

本發(fā)明的基于空間劃分多通道分光束流裝置的VLC系統(tǒng)包括：控制管理模塊、分光束流裝置、LED燈具和通信終端，所述通信終端包括筆記本電腦、智能手機(jī)和平板電腦等；所述控制管理模塊根據(jù)通信終端位置信息控制分光束流焦點(diǎn)的移動(dòng)，所述分光束流裝置將LED燈光進(jìn)行擴(kuò)展和偏振化處理，并同時(shí)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)衍射效果，得到可供多通信終端連接的可見光通信分光束流。本系統(tǒng)通過分光束流裝置的設(shè)計(jì)，克服了以往VLC系統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、單目標(biāo)通信終端連接的缺點(diǎn)，優(yōu)化了VLC系統(tǒng)的整體性能。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明提出一種基于空間劃分多通道分光束流裝置的VLC系統(tǒng)及方法，與已有VLC系統(tǒng)相比，其可同時(shí)與多個(gè)通信終端進(jìn)行連接，突破了以往單目標(biāo)終端通信的限制。

2、本發(fā)明提出的VLC系統(tǒng)通過光學(xué)模塊的設(shè)計(jì)，能有效提高分光束流的能量密度，提高系統(tǒng)信噪比。

3、本發(fā)明提出的VLC系統(tǒng)通過對(duì)偏振片和光調(diào)制模塊對(duì)光束進(jìn)行調(diào)制，無需依賴各種復(fù)雜的調(diào)制技術(shù)，動(dòng)態(tài)衍射透鏡模型的實(shí)現(xiàn)能有效提高系統(tǒng)的多終端通信性能。

附圖說明

圖1為基于空間劃分多通道分光束流裝置的VLC系統(tǒng)示意圖。

圖2為分光束流裝置示意圖。

圖3為基于空間劃分多通道分光束流裝置的VLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例

如圖1所示，一種基于空間劃分多通道分光束流裝置的VLC系統(tǒng)，包括控制管理模塊10、LED燈具20、分光束流裝置30、多光束通信鏈路40和通信終端50，所述控制管理模塊10主要用于接收通信終端50的位置信息并同時(shí)利用菲涅爾透鏡函數(shù)對(duì)分光束流裝置30進(jìn)行調(diào)控，進(jìn)而控制分光束流的空間分布狀態(tài)；進(jìn)一步地，所述多光束通信鏈路40具有相似度很夠的動(dòng)態(tài)衍射圖像；進(jìn)一步地，所述通信終端50是筆記本電腦、智能手機(jī)和平板電腦，所述通信系統(tǒng)50通過自帶的閃光燈設(shè)備、具有光通信功能的便攜式外接音頻接口設(shè)備或具有光通信功能的便攜式外接USB接口設(shè)備來進(jìn)行VLC數(shù)據(jù)傳輸。

如圖2所示，所述分光束流裝置30包括光束擴(kuò)展模塊31、第一偏振片32、空間光調(diào)制模塊33和第二偏振片模塊34；進(jìn)一步地，所述光束擴(kuò)展模塊31接收LED燈具發(fā)射的燈光并同時(shí)對(duì)光束進(jìn)行擴(kuò)展處理，使得從光束擴(kuò)展模塊31輸出的為平行光束；進(jìn)一步地，所述第一偏振片32和第二偏振片模塊34主要用來協(xié)助空間光調(diào)制模塊對(duì)光束的相位進(jìn)行調(diào)制；進(jìn)一步地，所述空間光調(diào)制模塊33是具有8位即256級(jí)相位調(diào)制功能的液晶裝置，所述控制管理模塊10根據(jù)菲涅爾透鏡函數(shù)控制空間光調(diào)制模塊33的狀態(tài)轉(zhuǎn)變，所述空間光調(diào)制模塊33具有動(dòng)態(tài)衍射透鏡的功能，所述動(dòng)態(tài)衍射透鏡的功能根據(jù)分光束流裝置30接收的控制信息進(jìn)行調(diào)整。

如圖3所示，一種基于空間劃分多通道分光束流裝置的VLC系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法如下：所述LED 20發(fā)射出攜帶數(shù)字通信信息的光束，并同時(shí)進(jìn)入光束擴(kuò)展模塊31，所述光束擴(kuò)展模塊31將光束擴(kuò)展為平行光束，進(jìn)一步地，所述擴(kuò)展光束通過第一偏振片32成為偏振化處理的偏振光，進(jìn)一步地，經(jīng)偏振化處理的偏振光進(jìn)入空間光調(diào)制33，所述空間光調(diào)制模塊33接收控制管理模塊10的控制信息并同時(shí)對(duì)光束進(jìn)行相位調(diào)制處理使其產(chǎn)生動(dòng)態(tài)衍射的效果，進(jìn)一步地，經(jīng)動(dòng)態(tài)衍射后的從空間光調(diào)制模塊33發(fā)射到第二偏振片34進(jìn)行進(jìn)一步的相位調(diào)制，進(jìn)一步地，相位調(diào)制后形成多光束通信鏈路40，所述多光束通信鏈路40是連接終端與內(nèi)部VLC網(wǎng)絡(luò)的通道。

上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。