基于MIMO电力线回传的可见光中继接入系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种可见光通信技术领域，是一种基于MIMO电力线回传的可见光中继接入系统及方法，前者包括电力线回传子系统、中继子系统和可见光子系统；电力线回传子系统包括PLC发射端、PLC信道和PLC接收端；中继子系统，接收PLC接收端输出的数据流，并转发至可见光子系统；可见光子系统包括可见光发射装置和可见光接收装置。本发明专利技术无需铺设新的有线电力线资源，利用现有电力线将远端数据流传输至可见光接入的应用场景，并发射及接收携带数据流的可见光，从而完成可见光通信，并基于MIMO、复用、解复用技术，充分提升电力线的传输容量，实现电力线回传系统中多路独立空间数据流与可见光无线覆盖中多路数据流之间的灵活映射。

【技术实现步骤摘要】
基于MIMO电力线回传的可见光中继接入系统及方法
本专利技术涉及一种可见光通信
，是一种基于MIMO电力线回传的可见光中继接入系统及方法。
技术介绍
可见光通信可以利用已有的LED照明基础设施，将信息信号加载到LED光源的偏置电流上，从而为用户同时通用照明的同时提供无线覆盖。现有大部分室内场景都有已经布设完备的电力线基础设施，借助基于电力线通信（PLC：PowerLineCommunications）技术的有线回传方案可以天然避免布设专用有线回传缆线所带来的成本造价挑战。另一方面，基于LED光源的可见光通信收发器本身高度依赖电力线供电实现基础照明功能，LED光源与已有电力线基础设施是密不可分高度耦合的互联协助关系。现有的面向可见光无线接入的电力线回传方案尚局限于SISO动力线点对点（P2P：PointtoPoint）有线回传连接，即在电力线的两端仅仅依赖基础性的SISO链路配置来传输单路数据流。该方式简单的把电力线等同于单根传输铜线，一方面，简化了对电力线传输部分的建模复杂程度；另一方面，客观上忽视了商用电网（特别是到一般用户驻地的电力分配网）中通常使用P线，N线以及PE线三线的线路配置方式。因此，将现有SISO链路数据流应用于商用三线制电力分配线路时，天然地仅使用P线，N线以及PE线3个独立端口中的2个来加载一路数据信号，故不能充分使用电力线空间维度资源，不能保证可见光接入系统中电力线回传线路的传输容量。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于MIMO电力线回传的可见光中继接入系统及方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决结合电力线的可见光无线接入系统存在的不能充分使用电力线空间维度资源，造成可见光无线接入系统传输容量不高的问题。本专利技术的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种基于MIMO电力线回传的可见光中继接入系统，包括电力线回传子系统、中继子系统和可见光子系统；电力线回传子系统包括PLC发射端、PLC信道和PLC接收端，PLC发射端获取数据流，基于MIMO及复用技术将一路数据流编码调制成两路数据流，经PLC信道后，传输至远端的PLC接收端，PLC接收端基于MIMO及解复用技术对PLC信道输出的四路数据流进行解码解调；中继子系统，接收PLC接收端输出的数据流，并转发至可见光子系统；可见光子系统包括可见光发射装置和可见光接收装置，可见光发射装置接收中继子系统放大转发的数据流，发射携带已调数据流的可见光信号，可见光接收装置接收携带已调数据流的可见光信号，获得对应的数据流。下面是对上述专利技术技术方案的进一步优化或/和改进：上述PLC发射端包括FEC编码模块、QAM调制模块、MIMO编码模块、两个OFDM调制模块和滤波器；FEC编码模块与QAM调制模块连接，QAM调制模块与MIMO编码模块连接，MIMO编码模块与两个OFDM调制模块连接，两个OFDM调制模块与滤波器连接；PLC接收端包括滤波器、MIMO解码模块、QAM解调模块、FEC解码模块和四个OFDM解调模块；滤波器分别与四个OFDM解调连接，四个OFDM解调均与MIMO解码连接，MIMO解码、QAM解调和FEC解码依次连接。上述中继子系统包括带通滤波器和放大器，带通滤波器与放大器连接。上述可见光发射装置包括串/并模块、调制器、直流偏置模块、四个OFDM调制器和四个光源发射器，串/并模块与四个OFDM调制模块连接，四个OFDM调制模块均与调制器连接，调制器与直流偏置模块连接，直流偏置模块分别与四个光源发射器连接；可见光接收装置包括解调器、并/串模块、四个跨阻放大器、四个OFDM解调器和四个光电探测器，光电探测器和跨阻放大器一一对应连接，每个跨阻放大器均与解调器连接，解调器分别与四个OFDM解调器连接，四个OFDM解调器均与并/串模块连接。上述可见光发射装置包括串/并模块、四个OFDM调制器、调制器、直流偏置、多个光源发射器，直流偏置和光源发射器个数相同且一一对应，串/并模块与四个OFDM调制器连接，四个OFDM调制器均与调制器连接，调制器与直流偏置连接，直流偏置均多个光源发射器连接；可见光接收装置包括光电探测器、跨阻放大器、解调器和OFDM解调器，光电探测器、跨阻放大器、解调器和OFDM解调器依次连接。上述可见光发射装置包括编码器、调制器、直流偏置模块和光源发射器，编码器、调制器、直流偏置模块和光源发射器依次连接；可见光接收装置包括光电探测器、跨阻放大器、解调器和解码器，光电探测器、跨阻放大器、解调器和解码器依次连接。本专利技术的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种基于MIMO电力线回传的可见光中继接入方法，包括：PLC发射端获取数据流，基于MIMO及复用技术对数据流进行编码调制，调制后两路数据流经PLC信道输出四路数据流至PLC接收端；PLC接收端基于MIMO及解复用技术将四路数据流解调解码一路数据流，并发送至中继子系统；中继子系统接收并转发至数据流可见光发射装置；可见光发射装置接收数据流，发射携带已调数据流的可见光信号，可见光接收装置接收携带已调数据流的可见光信号，获得对应的数据流。本专利技术无需铺设新的有线电力线资源，通过电力线回传子系统、中继子系统、可见光子系统即可利用现有电力线将远端数据流传输至可见光接入的应用场景，并发射及接收携带数据流的可见光，从而完成可见光通信，并基于MIMO、复用、解复用技术，充分提升电力线的传输容量，实现电力线回传系统中多路独立空间数据流与可见光无线覆盖中多路数据流之间的灵活映射，实现传统SISO电力线回传方案无法提供的传输可靠性增强和吞吐灵活性改善，能够适用于教室、会议室、办事大厅、医疗场所、超市等多样化的室内场景。附图说明附图1为本专利技术实施例1的场景示意图。附图2为本专利技术实施例1的系统结构示意图。附图3为本专利技术实施例1中电力线回传子系统的结构示意图。附图4为本专利技术实施例1中PLC信道的示意图。附图5为本专利技术实施例2中PLC发射端的结构示意图。附图6为本专利技术实施例2中PLC接收端的结构示意图。附图7为本专利技术实施例3中中继子系统的结构示意图。附图8为本专利技术实施例4中MIMO配置的可见光子系统的结构示意图。附图9为本专利技术实施例5中MISO配置的可见光子系统的结构示意图。附图10为本专利技术实施例6中SISO配置的可见光子系统的结构示意图。附图中，1为光源发射器，2为光电探测器。具体实施方式本专利技术不受下述实施例的限制，可根据本专利技术的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步描述：实施例1：如附图1、2、3、4所示，本实施例公开了一种基于MIMO电力线回传的可见光中继接入系统，包括电力线回传子系统、中继子系统和可见光子系统；电力线回传子系统包括PLC发射端、PLC信道和PLC接收端，PLC发射端获取数据流，基于MIMO及复用技术将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MIMO电力线回传的可见光中继接入系统，其特征在于，包括电力线回传子系统、中继子系统和可见光子系统；/n电力线回传子系统包括PLC发射端、PLC信道和PLC接收端，PLC发射端获取数据流，基于MIMO及复用技术将一路数据流编码调制成两路数据流，经PLC信道后，传输至远端的PLC接收端，PLC接收端基于MIMO及解复用技术对PLC信道输出的四路数据流进行解码解调；/n中继子系统，接收PLC接收端输出的数据流，并转发至可见光子系统；/n可见光子系统包括可见光发射装置和可见光接收装置，可见光发射装置接收中继子系统放大转发的数据流，发射携带已调数据流的可见光信号，可见光接收装置接收携带已调数据流的可见光信号，获得对应的数据流。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于MIMO电力线回传的可见光中继接入系统，其特征在于，包括电力线回传子系统、中继子系统和可见光子系统；
电力线回传子系统包括PLC发射端、PLC信道和PLC接收端，PLC发射端获取数据流，基于MIMO及复用技术将一路数据流编码调制成两路数据流，经PLC信道后，传输至远端的PLC接收端，PLC接收端基于MIMO及解复用技术对PLC信道输出的四路数据流进行解码解调；
中继子系统，接收PLC接收端输出的数据流，并转发至可见光子系统；
可见光子系统包括可见光发射装置和可见光接收装置，可见光发射装置接收中继子系统放大转发的数据流，发射携带已调数据流的可见光信号，可见光接收装置接收携带已调数据流的可见光信号，获得对应的数据流。


2.根据权利要求1所述的基于MIMO电力线回传的可见光中继接入系统，其特征在于，所述PLC发射端包括FEC编码模块、QAM调制模块、MIMO编码模块、两个OFDM调制模块和滤波器；FEC编码模块与QAM调制模块连接，QAM调制模块与MIMO编码模块连接，MIMO编码模块与两个OFDM调制模块连接，两个OFDM调制模块与滤波器连接；
所述PLC接收端包括滤波器、MIMO解码模块、QAM解调模块、FEC解码模块和四个OFDM解调模块；滤波器分别与四个OFDM解调连接，四个OFDM解调均与MIMO解码连接，MIMO解码、QAM解调和FEC解码依次连接。


3.根据权利要求1或2所述的基于MIMO电力线回传的可见光中继接入系统，其特征在于，所述中继子系统包括带通滤波器和放大器，带通滤波器与放大器连接。


4.根据权利要求1或2或3所述的基于MIMO电力线回传的可见光中继接入系统，其特征在于，所述可见光发射装置包括串/并模块、调制器、直流偏置模块、四个OFDM调制器和四个光源发射器，串/并模块与四个OFDM调制模块连接，四个OFDM调制模块均与调制器连接，调制器与直流偏置模块连接，直流偏置模块分别与四个光源发射器连接；
所述可见光接收装置包括解调器、并/串模块、四个跨阻放大器、四个OFDM解调器和四个光电探测器，光电探测器和跨阻放大器一一对应连接，每个跨阻放大器均与解调器连接，解调器分别与四个OFDM解调器连接，四个OFDM解调器均与并/串模块连接。


5.根据权利要求3所述的基于MIMO电力线回传的可见光中继接入系统，其特征在于，所述可见光发射装置包括串/并模块、调制器、直流偏置模块、四个OFDM调制器和四个光源发射器，串/并模块与四个OFDM调制模块连接，四个OFDM调制模块均与调制器连接，调制器与直流偏置模块连接，直流偏置模块分别与四个光源发射器连接；
所述可见光接收装置包括解调器、并/...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁举鹏，刘雯雯，郑炅，陈习锋，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：新疆;65