[发明专利]一种基于MIMO技术的可见光语音对讲系统

说明书

技术领域

本发明涉及可见光通信技术，特别涉及一种基于MIMO技术的 可见光语音通信系统。

背景技术

随着移动互联网时代的到来，各种新内容新应用喷泉式涌现，智 能移动终端风靡全球，移动用户数量与数据流量呈现爆炸式增长。射 频通信将面临严重的频谱紧缺，因而急需开拓新频谱以从根本上解决 超大容量通信需求与频谱危机的矛盾。可见光通信相对于射频通信具 有独特的优势，首先，可见光信号的区域覆盖和定向传输可允许相邻 光束交叉通过而互不影响，从而最小化互干扰，但相邻射频信号之间 互干扰会严重制约通信系统的性能；其次，可见光不能穿透墙壁，保 障了通信的安全性和私密性，而RF信号易被截获和监听；另外，与 传统射频通信及自由空间激光通信相比，可见光可结合广泛普及密集 覆盖的LED照明设施场所，实现泛在覆盖绿色通信，提供百Mbps 甚至Gbps的无线光通信速率，且无需布设射频基站，消除对用户健 康隐患、电磁干扰等方面的困扰，因此在对电磁信号敏感的医院或飞 机上可以自由使用该系统。可见光通信具有低碳、环保、无害等特点， 可开拓丰富的光谱资源，为新一代大容量移动通信系统提供解决方 案。

可见光通信在一些特殊对于电磁敏感的场合有广泛的应用，如矿 井下，机舱，医院等。其抗干扰能力强，保密性能好等优点。基于 LED可见光通信具有转化效率高、节能省电、寿命长等优点，同时 LED作为半导体器件具有高速调制特性，其发光强度能够随着输入 电流的变化和高速变化，兼具照明和通信的功能。在频谱日益紧张的 当下，可见光通信成为补充射频通信有效的手段之一。

多输入多输出(MultipleInputMultipleOutput，MIMO)技术在 射频通信系统中，能在不增加带宽和发射功率的情况下大幅提高信道 容量，能通过分集提高传输可靠性和复用技术提高传输速率。将 MIMO技术应用与可见光通信系统中，充分利用LED阵列多光源的 特点，复用空间维度，获得更大的系统容量，如果发射端LED阵列 发送相同光信号，可以明显提高系统可靠性。

但是，可见光通信通信无法替代射频通信，其存在以下缺点：首 先，可见光沿直线传播，其绕射能力很差，大部分只能在视距场景下 通信，在非视距场景下无法正常通信。此外，电磁波在自由空间中衰 减速率与其频率的二次方成反比，可见光由于频率高，衰减速度快， 无法实现较长距离的通信，这些大大限制了其应用。目前大部分基于 可见光通信的成果为下行链路的单向通信，少有双向的可见光通信设 备，而在大部分通信场景中，双向通信是必不可少的。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种可在非视距场景下正常通信 的基于MIMO技术的可见光双向语音对讲系统。

为了实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种基于MIMO技术的可见光通信双向语音对讲系统，包括发 射端和接收端，发射端包括依次连接的音频编码模块、功分器、调制 模块、第一LED驱动模块和LED阵列；接收端包括依次连接的PD 阵列、第二LED驱动模块、RSSI指示电路、解调模块和音频解码模 块；所述LED阵列中的各LED灯之间等角度分开并在水平面上均匀 分布，所述PD阵列中的各PD之间也等角度分开并在水平面上均匀 分布。

所述各LED灯外均安装有LED聚光杯，所述各PD的前端均加 有非球面准直透镜。

所述LED阵列中的LED灯有三个；所述功分器的输出分为三条 支路，每条支路依次连接有FM调制模块、跨导放大模块、T型偏置 器和一个所述LED灯。

采用上述方案后，本发明的一种基于MIMO技术的可见光通信 双向语音对讲系统，LED阵列中的各LED灯之间等角度分开并在水 平面上均匀分布，使得LED灯光能覆盖更大空间范围，同时又保证 通信距离；PD阵列中的各PD之间也等角度分开并在水平面上均匀 分布，可以接收不同角度过来的LED灯光，弥补可见光通信绕射能 力差的不足。使用时，将通信A端的LED阵列与通信B端的PD阵 列相对，通信A端的PD阵列与通信B端的LED阵列相对，这样， 通过通信A、B两端的PD阵列和LED阵列能实现收发两端在非视距 场景下的正常通信，满足通信双方非视距场景下语音对讲功能。

附图说明

图1为本发明的系统框图。