基于大功率照明LED灯的可见光接入网通信系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于大功率照明LED灯的可见光接入网通信系统，其包括两个可见光通信系统单元，分别是接入端适配器和客户端适配器，利用它们轻松实现将网络终端设备通过可见光无线连接以太网。本实用新型专利技术系统利用现有照明LED装置和以太网设施，实现基于大功率LED照明灯的可见光无线接入网，可同时提供照明与网络接入通信，具有实施方便、构造简单的特点，相对于射频无线通信还有高效节能、无电磁干扰、安全性好的优势。

Visible Access Network Communication System Based on High Power Lighting LED Lamp

The utility model discloses a visible light access network communication system based on high-power illumination LED lamp, which comprises two visible light communication system units, namely, access terminal adapter and client adapter, by which network terminal equipment can be easily connected to Ethernet via visible light wireless. The system of the utility model utilizes the existing lighting LED devices and Ethernet facilities to realize the visible light wireless access network based on the high-power LED lighting lamp. It can also provide lighting and network access communication. It has the characteristics of convenient implementation and simple construction. Compared with radio frequency wireless communication, the system has the advantages of high efficiency, energy saving, no electromagnetic interference and good security.

【技术实现步骤摘要】
基于大功率照明LED灯的可见光接入网通信系统
本技术涉及可见光通信
和无线网络通信领域，特别是一种基于大功率照明LED灯的可见光接入网通信系统。
技术介绍
由于互联网时代中无线网络流量的急剧增长，对无线通信容量提出了新的挑战，而射频通信的无线电频谱资源非常紧张，日渐稀缺。可见光作为无线通信的一种方式，拥有巨大的频谱资源，且随着LED照明行业的发展，LED的效率提升、价格降低，LED正在成为照明的主力。所以利用照明LED进行可见光通信应对无线流量需求成为一个可行的选择。同时，LED可见光通信利用可见光进行数据传输的本质使得它相较于射频通信在电磁干扰和使用者安全方面有着天然的优势，这使其能够用于对于电磁要求较高的场所(如医院、飞机等)。而在联网方面，可见LED光通信可以直接以LED照明灯作为基站，相较于射频通信和红外通信而言，省去了额外建立基站和布线的成本，在有LED照明的场所就可以建立LED可见光通信网，这使得LED可见光通信有着可以被广泛发展的基础。另一方面，以太网已经成为当今局域网最广泛使用的标准，以太网的基础设施也已经比较普遍和完善。利用LED可见光通信系统实现网络设备接入以太网，实现网络设备的无线联网功能，既可以缓解射频无线通信的频谱资源紧张问题，也能够充分利用以太网的现有设施提供一种便捷、高速和应用场合广泛的通信方法。因此，需要一种能够利用充分现有以太网设施和照明设施的系统，它不仅能实现可见光通信，并能将可见光通信系统和以太网系统高效连接，实现有线以太网信号经由照明可见光传输，实现网络设备向以太网的可靠无线光接入。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题：利用照明LED构建可见光通信系统，并实现可见光通信系统与现有以太网系统的融合，实现网络设备的无线光联网。本技术解决其技术问题采用的技术方案是：包括两个可见光通信系统单元，分别是接入端适配器和客户端适配器，利用它们轻松实现将网络终端设备通过可见光无线连接以太网。所述的接入端适配器，包括以电信号依次连接的以太网接口电路、下行信号编码模块、下行信号调制模块、下行LED照明兼通信信号驱动模块、下行照明LED，以及以电信号依次连接的上行光电信号转换模块、上行数字信号恢复模块、上行信号解调模块、上行信号解码模块、多址接入模块。上述的接入端适配器，其中：所述的下行信号调制模块和上行信号调制模块，对编码后的网络信号进行基带调制，包括符号映射、OFDM调制和D/A转换；所述的下行信号解调模块和上行信号解调模块，对经过可见光通信系统传输的信号进行基带解调，包括同步、IQ解调、信道均衡、解映射操作；所述的下行信号编码模块和上行信号编码模块，对网络信号进行加扰、加前导序列、信道编码和交织编码操作；所述的下行信号解码模块和上行信号解码模块，对经过可见光通信系统传输后的网络信号进行解扰码、去前导序列、信道解码和解交织操作，以提取出MAC层网络信号。上述的接入端适配器，其中：所述的下行LED照明兼通信信号驱动模块和上行LED通信信号驱动模块以直流偏置电路和交流信号电路为核心，将数据信号以交流调制方式加载到LED，既实现LED的照明功能，又将数据信号加载到照明LED灯上，而且最大限度地利用了大功率LED的物理调制带宽；所述的下行数字信号恢复模块和上行数字信号恢复模块分别对下行PD和上行PD探测到的微弱电信号进行放大、滤波、A/D转换、判决恢复出数字电信号；下行光电转换模块和上行光电转换模块中，分别设有下行光电探测器(PD)和上行PD，其中下行PD和上行PD前均置有不同颜色的滤波片，并且每个上行PD前的滤波片留有有效的带宽间隔，避免下行链路和上行链路之间、上行链路和上行链路之间产生干扰，实现可见光通信的波分复用，从而实现在可见光LED光谱范围内可接入更多客户端。所述的客户端适配器，包括以电信号依次连接的设备接口、下行信号解码模块、下行信号解调模块、下行数字信号恢复模块、下行光电转换模块，以及以电信号依次连接的上行LED通信信号驱动模块、上行信号调制模块、上行信号编码模块。上述的客户端适配器，其中：所述的下行信号调制模块和上行信号调制模块，对编码后的网络信号进行基带调制，包括符号映射、OFDM调制和D/A转换；所述的下行信号解调模块和上行信号解调模块，对经过可见光通信系统传输的信号进行基带解调，包括同步、IQ解调、信道均衡、解映射操作；所述的下行信号编码模块和上行信号编码模块对网络信号进行加扰、加前导序列、信道编码和交织编码操作；所述的下行信号解码模块和上行信号解码模块，对经过可见光通信系统传输后的网络信号进行解扰码、去前导序列、信道解码和解交织操作，以提取出MAC层网络信号。上述的客户端适配器，其中：所述的下行LED照明兼通信信号驱动模块和上行LED通信信号驱动模块以直流偏置电路和交流信号电路为核心，将数据信号以交流调制方式加载到LED，既实现LED的照明功能，又将数据信号加载到照明LED灯上，而且最大限度地利用了大功率LED的物理调制带宽；所述的下行数字信号恢复模块和上行数字信号恢复模块分别对下行PD和上行PD转换的微弱电信号进行放大、滤波、A/D转换、判决恢复出数字电信号；所述的下行光电转换模块和上行光电转换模块中，分别设有下行光电探测器(PD)和上行PD，其中下行PD和上行PD前均置有不同颜色的滤波片，并且每个上行PD前的滤波片留有有效的带宽间隔，避免下行链路和上行链路之间、上行链路和上行链路之间产生干扰，实现可见光通信的波分复用，从而实现在可见光LED光谱范围内可接入更多客户端。本技术可见光接入网通信系统，其中：以太网接口电路输出的网络信号进入下行信号编码模块，信号编码模块对网络信号进行加扰、加前导序列、信道编码和交织编码操作；编码输出信号进入下行信号调制模块，在信号调制模块中进行符号映射、OFDM调制和D/A转换，信号调制模块输出的基带调制信号进入下行LED照明兼通信信号驱动模块；下行LED照明兼通信信号驱动模块将调制后的网络信号和直流偏置信号一起加载到下行LED上，LED发出带有通信信息的照明光；上行传输的光信号在上行PD处进行光电转换；输出的模拟电信号进入上行数字信号恢复模块，在数字信号恢复模块中进行放大、滤波、A/D转换和判决，输出恢复出的数字电信号；恢复判决出的数字电信号进入上行信号解调模块，在信号解调模块中对数字电信号进行同步、IQ解调、信道均衡、解映射操作；解调输出信号进入上行信号解码模块，在信号解码模块中进行解扰码、去前导序列、信道解码和解交织操作；解码输出信号进入多址接入模块，多址接入模块通过时分复用方法控制解码输出信号进入以太网接口电路，在以太网接口电路进行速率适配和形式变换，恢复出MAC层网络信号输入到以太网中。本技术提供的可见光接入网通信系统，其用于多用户接入方式，采用时分与波分混合复用技术，实现高速网络的可见光多用户接入网络。本技术系统应用时，可以将以太网、接入端适配器、客户端适配器和网络设备连接起来，实现了多个网络设备同时通过可见光以无线的方式接入到以太网中；该系统可以利用现有照明LED装置和以太网设施，具有实施难度低、构造简单的特点，相对于射频无线通信还有无电磁干扰、安全性好的优势。本技术与现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于大功率照明LED灯的可见光接入网通信系统，其特征是包括两个可见光通信系统单元，分别是接入端适配器和客户端适配器，利用它们轻松实现将网络终端设备通过可见光无线连接以太网；所述的接入端适配器，包括以电信号依次连接的以太网接口电路、下行信号编码模块、下行信号调制模块、下行LED照明兼通信信号驱动模块、下行照明LED，以及以电信号依次连接的上行光电信号转换模块、上行数字信号恢复模块、上行信号解调模块、上行信号解码模块、多址接入模块；所述的客户端适配器，包括以电信号依次连接的设备接口、下行信号解码模块、下行信号解调模块、下行数字信号恢复模块、下行光电转换模块，以及以电信号依次连接的上行LED通信信号驱动模块、上行信号调制模块、上行信号编码模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于大功率照明LED灯的可见光接入网通信系统，其特征是包括两个可见光通信系统单元，分别是接入端适配器和客户端适配器，利用它们轻松实现将网络终端设备通过可见光无线连接以太网；所述的接入端适配器，包括以电信号依次连接的以太网接口电路、下行信号编码模块、下行信号调制模块、下行LED照明兼通信信号驱动模块、下行照明LED，以及以电信号依次连接的上行光电信号转换模块、上行数字信号恢复模块、上行信号解调模块、上行信号解码模块、多址接入模块；所述的客户端适配器，包括以电信号依次连接的设备接口、下行信号解码模块、下行信号解调模块、下行数字信号恢复模块、下行光电转换模块，以及以电信号依次连接的上行LED通信信号驱动模块、上行信号调制模块、上行信号编码模块。2.根据权利要求1所述的可见光接入网通信系统，其特征在于：所述的下行信号调制模块和上行信号调制模块，对编码后的网络信号进行基带调制，包括符号映射、OFDM调制和D/A转换；所述的下行信号解调模块和上行信号解调模块，对经过可见光通信系统传输的信号进行基带解调，包括同步、IQ解调、信道均衡、解映射操作；所述的下行信号编码模块和上行信号编码模块，对网络信号进行加扰、加前导序列、信道编码和交织编码操作；所述的下行信号解码模块和上行信号解码模块，对经过可见光通信系统传输后的网络信号进行解扰码、去前导序列、信道解码和解交织操作，以提取出MAC层网络信号。3.根据权利要求1所述的可见光接入网通信系统，其特征在于：所述的下行LED照明兼通信信号驱动模块和上行LED通信信号驱动模块以直流偏置电路和交流信号电路为核心，将数据信号以交流调制方式加载到LED，既实现LED的照明功能，又将数据信号加载到照明LED灯上，而且最大限度地利用了大功率LED的物理调...

【专利技术属性】
技术研发人员：元秀华，胡文杰，石灿，邢春善，李雪飞，邵杰，元霄，
申请(专利权)人：河南中云创光电科技股份有限公司，华中科技大学，
类型：新型
国别省市：河南,41