一种基于软件无线电的可见光通信系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于软件无线电的可见光通信系统，该系统将软件无线电与可见光通信前段结合，利用差分运算放大器组成的射极跟随电路代替软件无线电电路的射频子板，从而能够通过光路直接传递基带信号，进行基带通信。既解决了软件无线电面向的是射频频段没有覆盖低频频段的缺点，也适应了普通可见光系统前段硬件检测不出太高速变化的信号的特性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于软件无线电的可见光通信系统
本技术涉及通信
，更具体地，涉及一种基于软件无线电的可见光通信系统。
技术介绍
现代的无线通信需求随着手机等无线设备的普及而呈现出急速的增长，而现在RF频段下的可利用资源已经越来越稀缺，解决稀缺的频谱资源问题成为了通讯研究的热点，而可见光频段有400THz的未被开发的资源，这相当于当前所有RF频段的频谱的1000倍，这看上去是非常吸引的。可见光(VisibleLightCommunication)指的是人类眼睛可以觉察到的那一部分的光，它所处的频段为紫外线和红外线之间，整个可见光的频段波长范围为380-780nm；基本软件无线电平台如USRP2920，USRP2922，USRPE310等都是覆盖50M以上频段的，为了满足覆盖更低频段的要求，必须更改其射频子板。可见光通信是现有无线通信的补充，可快速搭建无线网络且成本低廉。在传统的射频信号盲区内，如地铁、隧道、煤矿等场所，搭建射频基站费用较高，而搭建VLC系统既能满足照明需求，又能降低通信成本。此外，可见光通信技术采用对人眼安全无害的可见光波段传输数据信号，不产生电磁干扰且不易受到其它电磁波信号的干扰，可以应用于对电磁干扰敏感的场所，如医院、空间站、加油站、飞机场等。
技术实现思路
本技术提供一种基于软件无线电的可见光通信系统，该系统实现了将软件无线电与可见光通信有机的结合。为了达到上述技术效果，本技术的技术方案如下：一种基于软件无线电的可见光通信系统，包括发射机和接收机，所述发射机包括顺次连接的发射控制中心、正交数字上变频模块、双通道数模转换器模块和可见光发射前端；所述接收机包括顺次连接的光电检测电路、双通道模数转换器模块、正交数字下变频模块和接收控制中心；系统还包括上位机，上位机还均与发射控制中心和接收控制中心连接。进一步地，所述的发射控制中心与上位机相连，它们之间交互信息比特流，信息比特流经发射控制中心输出端传送到正交数字上变频模块输入端，正交数字上变频模块输出端与双通道数模转换模块输入端相连，双通道数模转换模块输出端连接到可见光通信发射前端；所述光电检测电路模块检测到的信号经其输出端传送到双通道模数转换器的输入端；双通道模数转换器模块输出端与正交数字下变频模块输入端相连，正交数字下变频模块的输出端与接收控制中心模块的输入端相连,接收控制中心模块的输出端与上位机相连。进一步地，所述可见光发射前端包括低通滤波器、放大电路、T型偏置器、LED模块；双通道数模转换器输出端连接到低通滤波器的输入端，低通滤波器的输出端与放大电路的输入端相连，放大电路的输出端与T型偏置器的AC端相连，T型偏置器的DC端与外部直流电源的输出端连接，T型偏置器的AC、DC混合端与LED模块相连。进一步地，所述光电检测电路包括光敏二极管，可控增益放大器，低通滤波器；光敏二极管接收到LED模块的信号经过可控增益放大器后再经过低通滤波器，从低通滤波器的输出端输出到双通道模数转换器的输入端；模数转换器的输出端连接至正交数字下变频模块的输入端，正交数字下变频模块的输出端连接到接收控制中心的输入端，接收控制中心的输出端连接至上位机。进一步地，所述发射控制中心和接收控制中心均通过千兆网线与上位机相连。与现有技术相比，本技术技术方案的有益效果是：本技术将软件无线电与可见光通信前端结合，利用差分运算放大器组成的射极跟随电路代替软件无线电电路的射频子板，从而能够通过光路直接传递基带信号，进行基带通信，既解决了软件无线电面向的是射频频段没有覆盖低频频段的缺点，也适应了普通可见光系统前段硬件检测不出太高速变化的信号的特性。附图说明图1为本技术结构示意图；图2为本技术中USRP的具体框图；图3为本技术中可见光发射前端结构框图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本技术的技术方案做进一步的说明。实施例1如图1所示，一种基于软件无线电的可见光通信系统，主要由发射控制中心，接收控制中心以及正交数字上变频模块、正交数字下变频模块、双通道数模转换器模块、双通道模数转换器模块、低通滤波器模块、放大电路模块、T型偏置器模块、LED模块、光电检测电路模块组成。其中发射控制中心、正交数字上变频模块、双通道数模转换器模块、低通滤波器、放大电路模块、T型偏置器模块、LED模块组成发射机。数据流经过上位机处理将所需要传输的数据组成帧，并进行MPSK调制、过采样处理、脉冲成型(FIR滤波器实现)、然后插入空白间隔处理后经过千兆网线传输到发射控制中心的输入端，经发射控制中心分配处理后从发射控制中心输出端连接到正交数字上变频模块输入端；正交数字上变频模块输出端与双通道数模转换模块输入端相连；双通道数模转换模块输出端连接到30M低通滤波器的输入端，30M低通滤波器的输出端连接至可见光通信发射前端。上位机负责将所需要传输的比特流数据组成帧，并进行MPSK调制、过采样处理、脉冲成型(FIR滤波器实现)、然后插入空白间隔处理后经过千兆网线传输到发射控制中心的输入端，这些数据的操作由软件labview2016实现，并可以通过简单的修改程序改变调制方式与组帧方式。而且利用电脑的CPU的强大处理能力能够既保证了复杂信号处理的准确性又缩短了程序的运行时间，同时开发周期也大大减小。发射控制中心为G-bits以太网收发芯片，主要负责与上位机的通信，发射控制中心、正交数字上变频模块、双通道数模转换器模块由USRP2920发射通道实现，从控制中心分配出来的I,Q两路信号，进入正交数字上变频模块后进行正交的数字上变频变换，数字的正交上变频由FPGA实现，通过FPGA处理得到输出速率为400MS/s的频率为任意所需频率值的正交数字上变频I路信号和正交数字上变频Q路信号；正交数字上变频I路信号进入到双通道数模转换器的I路输入端，经过数模变换后变成数模转换I路信号输出端输出；字上变频Q路信号进入到双通道数模转换器的Q路输入端，经过数模变换后变成数模转换Q路信号输出端输出；数模转换I路信号与数模转换Q路信号分别连接到加法电路的两个输入端。其中，FPGA型号为XILINX的XC3SD3400A，用FPGA实现正交数字上变频将其变换成任意所需频率值得两路正交信号并将其输出速率转化为400MS/s，双通道数模转换器采用AD9777BSV，双通道，采样速率为400MS/s，精度为16bits，30M低通滤波器的实现以及到可见光前端相关端口的转接由Ettus的射频子板LFTX实现，其用差分运算放大器实现了对输出信号的隔离并且抑制30M以上的信号。如图2所示，可见光发射前端由低通滤波器、放大电路、T型偏置器、LED模块组成，双通道数模转换器输出的信号经过加法电路混叠之后连接到30M低通滤波器的输入端；低通滤波器的输出端与放大电路的输入端相连；放大电路的输出端与T型偏置器的AC端相连；T型偏置器的DC端为9-15V的直流电源，T型偏置器的(AC、DC混合端)与LED模块相连。如图3所示。LED的型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于软件无线电的可见光通信系统，其特征在于，包括发射机和接收机，所述发射机包括顺次连接的发射控制中心、正交数字上变频模块、双通道数模转换器模块和可见光发射前端；所述接收机包括顺次连接的光电检测电路、双通道模数转换器模块、正交数字下变频模块和接收控制中心；系统还包括上位机，上位机还均与发射控制中心和接收控制中心连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于软件无线电的可见光通信系统，其特征在于，包括发射机和接收机，所述发射机包括顺次连接的发射控制中心、正交数字上变频模块、双通道数模转换器模块和可见光发射前端；所述接收机包括顺次连接的光电检测电路、双通道模数转换器模块、正交数字下变频模块和接收控制中心；系统还包括上位机，上位机还均与发射控制中心和接收控制中心连接。2.根据权利要求1所述的基于软件无线电的可见光通信系统，其特征在于，所述的发射控制中心与上位机相连，它们之间交互信息比特流，信息比特流经发射控制中心输出端传送到正交数字上变频模块输入端，正交数字上变频模块输出端与双通道数模转换模块输入端相连，双通道数模转换模块输出端连接到可见光通信发射前端；所述光电检测电路模块检测到的信号经其输出端传送到双通道模数转换器的输入端；双通道模数转换器模块输出端与正交数字下变频模块输入端相连，正交数字下变频模块的输出端与接收控制中心模块的输入端相连,接收控制中心模块的输出端与上位机相连。3.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：方富荣，张琳，
申请(专利权)人：广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院，中山大学，
类型：新型
国别省市：广东,44