【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学无线通信系统。
技术介绍
1、lifi(光保真)是一种新型的光学无线通信(owc)，它还包括可见光通信(vlc)。owc(以及因此lifi和vlc)使用光作为通信媒介，用于取代线缆(有线)通信。
2、有线光学通信或基于光纤的光学通信已经存在了一段时间。例如，us2016/0134389 a1公开了一种系统激光二极管发射器，其被布置成通过使用温度反馈控制回路补偿温度效应来保持基本恒定的光学功率输出。类似地，ep 0574816 a1公开了一种使用激光二极管的系统，该系统使用光学功率反馈回路来实现恒定的、与温度无关的光输出。
3、基于光的无线通信为设备之间具有视线的这些设备提供了高数据速率通信(例如甚至超过10gbit/s)的能力。这例如适用于办公室环境内的一组通信设备。
4、已知的lifi产品依赖于安装在天花板上的光学接入点网格。这些接入点的波束足够宽(并且从而具有大的视野和/或覆盖区域)，以在桌子下方的水平面上与相邻的接入点产生重叠。这种系统中的接收设备通常位于桌子处，或者正被手持在靠近该桌子的高度处。
5、为了便于安装，接入点网格例如与天花板中的灯具网格对齐。这种安装中的每个接入点必须达到(在可见光的情况下，照亮)几平方米，并因此照亮相当大的锥形区域。这种安装可以将照明光用于下行链路(到终端设备)，并且可以将红外光用于上行链路(朝向接入点)，以便不打扰移动设备用户。替代地，下行链路和上行链路都可以利用红外光，从而至少部分地解开照明和通信基础设施。
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7、每个接入点包括连接到一个或多个收发机的调制解调器。用户设备经由光学链路连接到接入点，并且它们还包括连接到一个或多个收发机的调制解调器。
8、调制解调器的功能是处置通过可见光或不可见光连接传输和接收数据的协议(调制和解调)。调制解调器发射机包括光学前端，该光学前端将发射数据的电信号转换成光学信号(例如使用led)，并且调制解调器接收机将光学信号转换成电接收数据信号(使用光电二极管)。
9、举例来说，signify的trulifi6002系统具有一个调制解调器、最多六个收发机(也称为lap)和加密狗(也称为lak)。调制解调器和收发机之间的连接是有线的(基于铜或光纤)。收发机和加密狗之间的连接是光学无线连接。对于数据传输，使用时分多址(tdma)，并且发射的信号在2mhz至200mhz范围中的中频(if)内。对于光学通信，使用的波长是红外线，但也可以是从200nm到2200nm的任何其他波长。取决于接入点和加密狗之间的距离，可以达到200mbps的比特率意义上的速度。
10、用于加密狗的信号和电源通常通过usbc连接器对接到加密狗的末端。来自usb端口的串行数据通过精简千兆比特介质独立接口(rgmii)信号对接到加密狗的基带，该加密狗执行从模拟正交频分复用(ofdm)到数字的信号处理，并且反之亦然。ofdm信号的调节(例如放大、缓冲等)由模拟前端(afe)完成。afe的输出和输入进入光学前端(ofe)，其中调制器调制led电流(从而调制光学信号)，并且光电探测器(pd)电路将接收到的光学信号转换为电信号。
11、接入点(即调制解调器)具有与加密狗类似的功能，除了光学前端的信号被分配给六个收发机之外。此外，调制解调器直接由市电供电，并通过以太网对接数据。收发机处于灯具的传感器插槽中，并且由调制解调器供电。
12、已知的是，基于led的解决方案对可获得的带宽具有限制。红外(ir)led比用于普通照明的白色led具有更高的带宽，但该带宽仍低于200mhz。
13、激光二极管(诸如垂直腔面发射激光器(vcsel))是在各种应用(诸如激光雷达和飞行时间(tof)传感器)中使用的高带宽器件。然而，与led不同，激光二极管器件具有阈值电流，并且该阈值电流对温度有很强的依赖性。在较高的温度下，阈值电流显著增加，并且因此对于给定的dc偏置电流，减小了调制输出信号的调制深度。因此，在升高的温度下发生更多的失真，例如对于ofdm信号而言，这可能导致高误码率，并且因而降低吞吐量速度或甚至丢失通信链路。
14、因此，能够在lifi系统中使用激光二极管(例如vcsel)同时克服温度依赖性问题将是令人感兴趣的。
技术实现思路
1、本专利技术由权利要求书限定。
2、根据按照本专利技术一方面的示例，提供了一种光学无线通信发射机，包括：
3、激光二极管；
4、偏置电流输送电路，用于向激光二极管输送适用于双极信号调制的偏置电流；
5、调制器，用于向激光二极管注入与偏置电流叠加的双极调制电流；
6、温度传感器，用于感测与激光二极管相关联的温度；和
7、控制器，其适于取决于所感测温度来设置偏置电流和电流调制深度，以实现目标操作条件。
8、考虑到发射机的操作温度和期望的性能，这种供在基于激光二极管的lifi系统中使用的发射机可以实时优化以在最高效率下操作。偏置电流输送电路向激光二极管输送偏置电流，该激光二极管使得能够使用双极调制电流。换句话说，偏置电流当与双极调制电流组合时导致单极性激光二极管电流。在激光二极管调制电路中结合了温度反馈，使得偏置电流经由板载温度感测元件适应于激光二极管温度。与激光二极管相关联的温度例如是外壳温度或环境温度。控制器还用于设置电流调制深度。偏置电流和调制深度的组合定义了激光二极管的操作参数。调制器例如接收ofdm信号(或其他调制的信号)。调制器可以基于接收到的调制信号产生双极调制电流。
9、传统的ofdm调制导致具有正值和负值的双极性输出信号。为了使用强度调制(或im)将双极调制信号传输到单极信道(诸如用于激光二极管的光学信道)上，可以将dc偏移添加到双极性信号，这在ofdm的情况下导致dco-ofdm信号。类似地，其他调制方案(诸如单音或多音正交幅度调制(qam))也可能需要dc偏移，并且因此可以使用。遍及本申请，dc偏移被称为偏置电流。
10、激光二极管的温度测量意味着可以设置偏置电流，使得刚好避免调制信号在低端削波，并且因此对于给定的调制实现了最低可能的偏置电流。因此，系统对于该调制深度以最高效率操作(消耗最低能量)。
11、目标操作条件可以是以下之一：激光二极管的(目标)数据传输速率(即目标数据吞吐量)；激光二极管的最大效率；期望温度；或者最大传输速率(即最大数据吞吐量)。
12、控制器可以适于：取决于所感测温度来设置偏置电流和电流调制深度，其中基于所感测温度选择调制深度以及实现目标操作条件，该目标操作条件是数据传输速率，并且其中在选择电流调制深度的情况下将偏置电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光学无线通信OWC发射机，包括：
2.根据权利要求1所述的OWC发射机，其中，当所述目标操作条件包括最大数据传输速率时，所述控制器(84)适于通过以下实现所述最大数据传输速率：
3.根据权利要求1或2所述的OWC发射机，包括开关(110)，用于基于发射使能信号关闭所述激光二极管(82)。
4.根据权利要求1或2所述的OWC发射机，其中，所述偏置电流基于所述激光二极管在所感测温度和一半调制深度下的阈值电流，所述调制深度是双极调制电流的峰峰值。
5.根据权利要求4所述的OWC发射机，其中，所述调制深度考虑了所述激光二极管在所感测温度下的阈值电流，并且所述电流上限是饱和电流和期望的OFDM峰均功率比之一。
6.根据权利要求1所述的OWC发射机，其中，所述数据传输速率是基于传输缓冲器充满度、上游请求的数据传输速度/量、或即将到来的流量的其他先验知识来调整的。
7.根据权利要求1所述的OWC发射机，其中，所述调制深度和所述偏置电流基于所需的数据传输速率随时间动态更新。
8.一种光学无线传输系统，包括
9.一种光学无线通信OWC传输方法，包括：
10.根据权利要求9所述的OWC传输方法，其中，所述偏置电流基于所述激光二极管在所感测温度和一半调制深度下的阈值电流，所述调制深度是双极调制电流的峰峰值。
11.根据权利要求10所述的OWC传输方法，其中，所述调制深度考虑了所述激光二极管在所感测温度下的阈值电流。
12.一种包括计算机程序代码装置的计算机程序，当所述程序在计算机上运行时，所述计算机程序代码装置适于实现根据权利要求9-11中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种光学无线通信owc发射机，包括：
2.根据权利要求1所述的owc发射机，其中，当所述目标操作条件包括最大数据传输速率时，所述控制器(84)适于通过以下实现所述最大数据传输速率：
3.根据权利要求1或2所述的owc发射机，包括开关(110)，用于基于发射使能信号关闭所述激光二极管(82)。
4.根据权利要求1或2所述的owc发射机，其中，所述偏置电流基于所述激光二极管在所感测温度和一半调制深度下的阈值电流，所述调制深度是双极调制电流的峰峰值。
5.根据权利要求4所述的owc发射机，其中，所述调制深度考虑了所述激光二极管在所感测温度下的阈值电流，并且所述电流上限是饱和电流和期望的ofdm峰均功率比之一。
6.根据权利要求1所述的owc发射机，其中，所述数据传输速率是基于传输缓冲...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶海敏，K·阿鲁兰杜，A·M·卡利德，
申请(专利权)人：昕诺飞控股有限公司，
类型：发明
国别省市：
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