一种紫外光通信装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种紫外光通信装置，涉及无线光通信技术领域，用以解决现有技术中存在紫外光通信覆盖范围小的问题。该装置包括：发射节点包括电光转换模块和多个发射天线子阵列，每个发射天线子阵列中包含多个发射天线，电光转换模块分别与每个发射天线连接，电光转换模块将电信号转换为紫外光信号；接收节点的数量与发射天线子阵列的数量相等，接收节点与发射天线子阵列一一对应进行通信，每个接收节点均包括接收天线和光电转换模块，接收天线与所述光电转换模块连接；发射天线子阵列中的每个发射天线均与对应的接收节点的接收天线光通信连接，接收天线接收紫外光信号后由光电转换模块转换为相应的电信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线光通信
，更具体的涉及一种紫外光通信装置。
技术介绍
自由空间光通信是一种发展前景良好的通信手段。太阳辐射的光谱按照波长从大到小依次为红外光、可见光和紫外光，它们都可以作为通信中信息的载体。红外光通信的缺点在于通信设备对发射端与接收端的对准要求非常严格，在很多情况下无法满足，尤其是收发两端之间有障碍物时；可见光在通信时受到背景光的影响比较严重，因此接收端的信噪比较低；而紫外光恰恰能够克服红外光与可见光在通信时表现出来的缺点，它不但能够放宽发射端与接收端的对准要求进行非直视通信，而且在利用200nm～280nm的“日盲”波段紫外光进行通信时，由于背景噪声极小，在接收端能够获得较高的信噪比，但是由于紫外光波长较短，大气对紫外光的吸收和散射作用较强，使得紫外光的能量衰减很快，在一定的覆盖范围之外无法探测。综上所述，现有的紫外光通信存在覆盖范围小的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种紫外光通信装置，用以解决现有技术中存在紫外光通信覆盖范围小的问题。本专利技术实施例提供一种紫外光通信装置，包括：发射节点和多个接收节点；所述发射节点包括电光转换模块和多个发射天线子阵列，每个所述发射天线子阵列中包含多个发射天线，所述电光转换模块分别与每个所述发射天线连接，所述电光转换模块将电信号转换为紫外光信号，并将所述紫外光信号输出至每个所述发射天线；所述接收节点的数量与所述发射天线子阵列的数量相等，所述接收节点与所述发射天线子阵列一一对应进行通信，每个所述接收节点均包括接收天线和光电转换模块，所述接收天线与所述光电转换模块连接；所述发射天线子阵列中的每个所述发射天线均与对应的所述接收节点的接收天线光通信连接，所述接收天线接收所述紫外光信号后由所述光电转换模块转换为相应的电信号。较佳地，所述电光转换模块输出的光波长为200nm～280nm。本专利技术实施例中，提供一种紫外光通信装置，该装置为了扩大紫外光通信的覆盖范围，将紫外光通信与MIMO多天线技术相结合，利用多天线技术中的空间分集和空间复用策略，能同时满足通信范围扩大和多用户通信的需求；进一步，在点到点紫外光通信的基础上，应用MIMO定向天线进行定向通信可以增加紫外光非直视通信系统的容量以及网络的频率利用率，通过与SDMA技术的结合，利用紫外光信号不同的空间传输路径，可以有效区分相同时隙，相同频率，相同地址码的紫外光信号，将MIMO技术与“日盲”紫外光通信系统相结合，可以大大弥补紫外光通信的固有缺陷。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种紫外光通信装置结构示意图。图2为本专利技术实施例提供的基于紫外光通信装置的单节点与多节点之间的通信示意图。具体实施方式下面将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。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。图1示例性的示出了本专利技术实施例提供的一种紫外光通信装置。如图1所示，本专利技术实施例提供的一种紫外光通信装置，包括：发射节点和多个接收节点。具体地，发射节点包括电光转换模块和多个发射天线子阵列，每个发射天线子阵列中包含多个发射天线，电光转换模块分别与每个发射天线连接，电光转换模块将电信号转换为紫外光信号，并将紫外光信号输出至每个发射天线。具体地，接收节点的数量与发射天线子阵列的数量相等，接收节点与发射天线子阵列一一对应进行通信，每个接收节点均包括接收天线和光电转换模块，接收天线与光电转换模块连接；具体地，发射天线子阵列中的每个发射天线均与对应的接收节点的接收天线光通信连接，接收天线接收紫外光信号后由光电转换模块转换为相应的电信号。需要说明的是，发射天线子阵列内的发射天线采用空间分集技术对同一信号进行多路同时传输；发射天线子阵列间的发射天线采用空间复用技术实现一个发射节点与多个接收节点同时通信，其中，发射节点的发射发散角与对应的接收节点的接收视场角在空中产生共同散射体。较佳地，电光转换模块输出的是波长为200nm～280nm的“日盲”波段紫外光，在利用200nm～280nm的“日盲”波段紫外光进行通信时，背景噪声极小，在接收端能够获得较高的信噪比。需要说明的是，发射天线子阵列的波束方向与对应的接收天线相向相对设置，可以实现空间分集的定向通信。需要说明的是，发射天线子阵列中的每个发射天线的水平维度方向一致，区别在于垂直维度不同，即每个发射天线的波束成形到不同的高度上。需要说明的是，在每个紫外光通信节点上安装多天线系统，多天线系统将根据需要，完成空间分集与空间复用的目的。具体地，空间分集技术可以对同一信号进行多路同时传输，可以有效地规避通信链路的中断，避免所有路信号同时受到大气衰落的严重影响。空间分集技术是研究如何充分利用传输中的多径信号能量，以改善传输的可靠性。它是一项利用信号的基本参量在时域、频域与空域中，如何分散又如何收集起来的技术。在接收端取得若干条相互独立的支路信号以后，可以通过合并技术来得到分集增益。该紫外光MIMO多用户系统采用等增益合并接收分集，仅对信号的相位偏移进行校正而幅度不进行校正。它的输出结果是各路信号幅值的叠加。需要说明的是，发射分集是在发射端使用多个发射天线发射相同的信息，在接收端获得比单天线高的信噪比。具体地，空间复用技术主要是为了提高系统的传输速率，通过在发射端发射相互独立的信号，并通过预编码进行干扰抑制。发射天线和接收天线之间的间距大于相关距离是实现空间复用的必要条件，这样才能保证收发端各子信道是独立衰落的不相关信道。若各收发天线对其之间的路径衰落是相互独立的，则可以构建多个并行的空间子信道，在这些并行的子信道间传送不同的信息流，数据传输率就可以得到提升。空间复用在发射端和接收端均使用多根天线，充分利用空间传播中的多径分量，使多个数据信道的发射信号只占用一条频带，从而使得信道容量随着天线数目的递增而线性增加。这种信道在不占用额外带宽而增加信道容量的同时，也不会消耗额外的发射功率，因此是一种提高信道容量和系统性能的有效方案。需要说明的是，空间复用是通过在不同的天线上同时发射相互独立的信号来实现MlMO系统的高数据率以及高频谱利用率.发射的高速数据流被分成几个并行的低速数据流，在同一个频带从多个天线同时发射出去.由于多径传播，每个发射天线对于接收机产生不同的空间签名，接收机利用这些不同的签名分离出独立的数据流，最后再恢复成原始数据流.可以成倍提高数据传输速率。进一步地，空间复用可以使某一节点与多个节点同时进行通信，只要发射节点的发射发散角能够与对应的接收节点的接收视场角在空中产生共同散射体，就可以通信。需要说明的是，SDMA是空分多址接入(Spatial Divided Multiple Access)的简称。图2为本专利技术实施例提供的基于紫外光通信装置的单节点与多节点之间的通信示意图。如图2所示，举例说明本专利技术实施例提供的一种紫外光通信装置通信原理。假设，已知节点A、B、C、D的位置信息，那么，可以将A节点上分配到节点B的子天线阵列利用波束成形，将该子天线阵列波束的方向调整到朝向B节点，而B节点将自己的接收天线朝向A节点。这样，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紫外光通信装置，其特征在于，包括：发射节点和多个接收节点；所述发射节点包括电光转换模块和多个发射天线子阵列，每个所述发射天线子阵列中包含多个发射天线，所述电光转换模块分别与每个所述发射天线连接，所述电光转换模块将电信号转换为紫外光信号，并将所述紫外光信号输出至每个所述发射天线；所述接收节点的数量与所述发射天线子阵列的数量相等，所述接收节点与所述发射天线子阵列一一对应进行通信，每个所述接收节点均包括接收天线和光电转换模块，所述接收天线与所述光电转换模块连接；所述发射天线子阵列中的每个所述发射天线均与对应的所述接收节点的接收天线光通信连接，所述接收天线接收所述紫外光信号后由所述光电转换模块转换为相应的电信号。

【技术特征摘要】
1.一种紫外光通信装置，其特征在于，包括：发射节点和多个接收节点；所述发射节点包括电光转换模块和多个发射天线子阵列，每个所述发射天线子阵列中包含多个发射天线，所述电光转换模块分别与每个所述发射天线连接，所述电光转换模块将电信号转换为紫外光信号，并将所述紫外光信号输出至每个所述发射天线；所述接收节点的数量与所述发射天线子阵列的数量相等，所述接收节点与所述发...

【专利技术属性】
技术研发人员：何华，姜静，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61