[发明专利]一种上下行时分复用的可见光全双工通信系统及方法

说明书

在可见光通信中，一直缺乏合理实用的上行信道解决方案，这限制了可靠的双向通信。本发明提供了一种全双工时分复用通信系统，能够满足大多数通信系统对全双工的要求，同时，在兼顾通信效率的前提下，能够有效的降低上下行通信过程中上行传输对下行传输的干扰，以及下行传输对上行传输的干扰，提高上下行接收信号的质量。与此同时，本系统还考虑到利用高阶调制扩充系统容量的问题，可以根据通信系统对容量的需求，选择使用。

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，尤其涉及一种全双工的可见光通信系统与方法。

背景技术

可见光通信技术是一种将电信号调制到可见光上的一种通信方法。它采用LED作为光源，光电探测设备进行检测。LED发出的携带调制信号的非相光，在自由空间进行传输后，在光电探测器端进行信号检测，并恢复出原始电号。由于LED光源具有较高的光效、低功耗和较长的使用寿命，已经作为新的光源在照明领域逐渐普及。结合LED器件的可见光通信技术，一方面发挥了LED的照明优势，同时将通信的功能与照明相融合，在科学界掀起了研究的热潮，同时吸引了工业界的广泛关注。

目前，国内外对可见光通信的研究大多集中于如何提高通信系统的传输速率，以及传输速率和传输距离之间的关系等问题。在应用可见光通信适应室内的一些应用方面具有局限性。当中的问题在于，系统中的LED大多作为发送光源，提供单向下行链路的数据传输服务，而实际的通信系统，不仅需要下行链路，同时还必须提供上行链路的数据传输服务，否则无法形成交互通信。国内外针对此问题进行了研究，且已有相关的研究和技术方案。

文献1-3利用无线通信的方式作为与下行可见光通信链路相对应的上行链路，这样的通信系统设计利用已经成熟的Wifi等无线通信方式，辅助可见光通信系统的运行，但是仍然需要两套完全不同的通信方式构成混合的通信系统。

文献4采用了红外和LED可见光通信技术实现了不对称网络传输，充分利用了通信应用中普遍存在的数据上下行带宽需求不对称的特点，能够确保双向通信传输质量。但是这仍然是采用两套完全不同的通信方式完成完整的通信系统构建。

文献5提出了上行和下行均为可见光通信的通信系统，其上行通信链路中的LED发射端的工作峰值波长与下行通信链路中的LED发射端的工作峰值波长相差20-100nm，能同时实现下载和上传数据信息，避免信号串扰，提升系统容量。这是一种上下行粗波分复用的方案，文献6采用同样的思路，但是在上行链路中采用了反射型光调制器。

文献7提出了一种半双工时分RGB-LED模组双向可见光通信的方法及系统，具有低复杂度与低成本的优点，系统结构如图1所示。该方案是一种上下行时分复用的方案，收发器仅为一个LED，在加载不同电压时，分别表现出光源特性和光电探测器的特性，该设计降低了整个系统的成本。但是该系统是半双工的通信，因此，只能发送或者接收数据，不能同时发送并接收数据。在许多实际应用中，仍然需要一种全双工的可见光通信方案。

参考文献：

1 发明人：A·约维契奇，J·李，T·J·理查德森等，专利名称：用于使用可见光通信信令结合无线式无线电信令的通信方法和装置，申请人：高通股份有限公司，申请号：201380062869.2。

2 发明人：张在琛，吴亮，党建，余旭涛，专利名称：一种基于无线接入点的可见光通信系统，申请人：东南大学，申请号：201310354985.3。

3 发明人：戎璐，专利名称：可见光通信VLC相关设备及方法，申请人：华为技术有限公司，申请号：201480077983.7。

4 发明人：权进国，刘彬，金爽，专利名称：一种基于可见光通信的非对称网络传输系统及传输方法，申请人：清华大学深圳研究生院，申请号：201610396716.7。

5 发明人：滕东东，刘立林，王钢，孙振坤，专利名称：一种双向传输的可见光通信装置，申请人：中山大学，申请号：201610256029.5。