基于以太网的可见光通信系统.ppt

在接收机的不同方向上安装的多个光电探测器均匀分布于一个半球面上, 这样在减少探测器个数的同时又提高了接收效果。只要不是整个接收机被遮住, 通信就不会中断。关于探测器的个数和布局, 需要根据具体环境和通信性能的要求来决定。理论计算和计算机仿真结果表明, 采用分集接收系统, 能很好地克服不同路径引起的码间干扰的影响。而且, 当接收机随用户位置改变或室内有人员走动和其他物体产生阴影时, 通过分集接收系统自动判决和选择, 不需要人工设置就能保证通信系统的畅通。实验证明, 在高速通信中, 采用分集接收技术的系统信噪比平均提高了2dB , 有效提高了系统性能。 第二十四页，共三十三页。 基于以太网的可见光通信系统 吴华炳 谢彬 白仲亮 第一页，共三十三页。 1.可见光通信的概念 2.基于以太网的LED可见光通信系统 3. OFDM技术在可见光通信中的应用 目录： 第二页，共三十三页。 可见光通信技术，是利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的，将高速因特网的电线装置连接在照明装置上，插入电源插头即可使用。利用这种技术做成的系统能够覆盖室内灯光达到的范围，电脑不需要电线连接，因而具有广泛的开发前景。 1.可见光通信的概念： 第三页，共三十三页。 2. 基于以太网的LED可见光通信系统： 可见光通信实验平台： 第四页，共三十三页。 实物图： 第五页，共三十三页。 系统通信链路： 第六页，共三十三页。 从计算机A向计算机B发送以太网数据的流程是： 1.计算机A通过自身的网卡，将需要的数据传输到信号接口处理电路模块，进行滤波和耦合到以太网转换模块。 2.信号经以太网介质转换模块进行时钟恢复、解扰等处理，并将以太网的MLT-3电平转换成适合LED光源调制的单极性NRZ电平，再传输到光发射机模块。 3.光发射模块的功能是向LED光源提供驱动电流，同时将电信号调制到LED光源上，实现信号的电/光转换。信号调制成光信号的形式，在空气中传播。 计算机B接收来自计算机A的数据流程： 1.PIN探测器接收来自计算机A的光信号，将光信号变成电信号。 2. 变换后的电信号在光接收机模块和以太网介质转换模块中进行放大、时钟提取和数据判决等处理，处理后的数据恢复出原来的信息供计算机B使用。 第七页，共三十三页。 (1)接口处理电路: 接口处理电路主要用于信号电平耦合，主要作用有： 1.将差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波使之得以增强，增大传输距离。 2.提供芯片与外部模块的电气隔离，因为外部信号是通过电磁场的转换耦合进来的，隔离了直流分量，避免大直流分量对芯片的损坏， 还起到静电保护作用和一定的防雷作用。 3.兼容不同模块。隔离系统模块与模块之间的不同电平，以防止不同电压通过网线传输损坏设备，使得采用不同电压供电的模块可以兼容工作。 第八页，共三十三页。 (2)以太网介质转换模块： 计算机通过网卡与外界局域连接起来，网卡发送数据是把计算机要发送的并行数据转换成串行数据，组装成以太网帧，然后通过网卡的RJ45接口发送到5类非屏蔽双绞线上。 可见光通信系统要设计功能电路模块来完成信号从双极性三电平的MLT-3编码到单极性码。同样的道理，来自光接收器的单极性码也要通过功能电路模块变换成适合双绞线传输的双极性三电平的MLT-3编码。 另外，还有时钟提取、信号判决再生和数据转发等功能。以太网介质转换模块的工作方式是存储-转发，并不对4B5B码进行编码和解码处理。这种处理方式忽略所有的误码，以牺牲纠错性能来换取数据传输的最小时延。 第九页，共三十三页。 (3)光源LED的工作原理与特性: a.伏安特性: 第十页，共三十三页。 b. P-I特性: c.调制特性: 调制特性是指将电信号加载到LED 光源上变成光信号的特性。LED 的调制特性主要有两个问题，一是线性，二是带宽。 LED 输出功率可表示为： ? 第十一页，共三十三页。 可见光LED 驱动调制技术： 光波是电磁波的一部分，理论上光通信系统的信号调制方式和电通信系统一样，都可以通过调幅、调频及调相把信息调制到光上. 因为LED 光源的频谱不纯，中心频率也极不稳定，出于设计实现简单和经济效益上考虑， 光通信系统几乎都采用直接调制-幅度调制方式，称为直接光强度调制法，即改变光源的激励电流，使得光输出强度随信号“0”和“1”的不同而改变，用不同光输出强度代表不同信号。 LED 的模拟调制技术: 第十二页，共三十三页。 设置好合适的偏置电流，以使静态工作点位于LED 的P-I 特性曲线的中间，避免线性失真，然后再提供足够大的调制电流驱动LED 光源发出足够强的光功率。