一種增益自調(diào)整型正交頻分復(fù)用可見光通信裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種增益自調(diào)整型正交頻分復(fù)用可見光通信裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著新型材料、工藝及發(fā)光機(jī)理的革新，LED器件的發(fā)光效率和發(fā)光功率已得到了大幅提升，滿足了其作為照明光源的基本要求，如今白光LED的光效已超過100 lm/W，遠(yuǎn)超過白熾燈的光效(15 lm/W)和熒光燈的光效(75 lm/W)。與傳統(tǒng)白熾燈和熒光燈相比，LED由于在節(jié)能、環(huán)保、光效等方面的優(yōu)勢，白光發(fā)光二極管(LED)逐步取代傳統(tǒng)照明設(shè)備(如白熾燈)成為主流照明設(shè)備?；诎坠釲ED的可見光通信技術(shù)也逐步發(fā)展并深入人心，它是一種利用快速的光脈沖無線傳輸信息的技術(shù)。由于該技術(shù)具有無電磁干擾、安全性好保密性高且能在通信的同時(shí)照明的優(yōu)點(diǎn)，作為室內(nèi)短途無線通信網(wǎng)絡(luò)的一種替補(bǔ)方式有著良好的發(fā)展前景，也使之成為目前人們的研究熱點(diǎn)。
[0003]相對于有線通信，可見光無線通信存在背景光干擾、多徑干擾等技術(shù)難題，為了在復(fù)雜條件下能夠可靠地傳輸信息并提高通信質(zhì)量，正交頻分復(fù)用以及離散多音頻調(diào)制技術(shù)等多載波調(diào)制技術(shù)成為了眾多科研工作者的研究熱點(diǎn)。正交頻分復(fù)用的核心思想是將串行的高速數(shù)據(jù)流傳輸利用串并轉(zhuǎn)換技術(shù)分成多個(gè)并行的數(shù)據(jù)流傳輸，并調(diào)制在多個(gè)滿足正交條件的子載波上從而實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)的傳輸。這樣做不但可以去除載波之間的相關(guān)性，而且充分利用了普通多載波調(diào)制所浪費(fèi)的頻帶資源，進(jìn)而顯著提高了頻譜利用率。
[0004]目前，正交頻分復(fù)用可見光通信系統(tǒng)存在兩個(gè)問題:一是，隨著通信距離的增加，接收端接收到的信號(hào)隨之減小，給后端光信號(hào)的探測帶來很大困難；二是，可見光信道存在的線性失真為應(yīng)用快速傅里葉變換還原信號(hào)帶來困難，導(dǎo)致誤碼率增大。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種增益自調(diào)整型正交頻分復(fù)用可見光通信裝置，用于改善正交頻分復(fù)用可見光通信裝置在不同通信距離下的性能，使系統(tǒng)的誤碼率在較大通信距離范圍內(nèi)處于一定水平上，克服現(xiàn)有正交頻分復(fù)用可見光通信系統(tǒng)誤碼率對通信距離敏感造成的誤碼率高、通信距離短等缺點(diǎn)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，采用如下的技術(shù)方案。一種增益自調(diào)整型正交頻分復(fù)用可見光通信裝置，包括發(fā)送端、可見光信道和接收端，可見光信道為發(fā)送端至接收端的可見光自由傳輸空間，發(fā)送端與接收端由可見光信道連接；
[0007]所述接收端包括可見光探測模塊、前置放大與濾波模塊、增益自調(diào)整模塊、差分變換模塊、差分ADC模塊、DSP接收模塊、第二 DSP輔助模塊，所述可見光探測模塊、前置放大與濾波模塊、增益自調(diào)整模塊、差分變換模塊、差分ADC模塊、DSP接收模塊依次連接，所述增益自調(diào)整模塊的控制輸入端與DSP接收模塊連接，所述第二 DSP輔助模塊與DSP接收模塊連接；
[0008]所述發(fā)送端發(fā)出的光信號(hào)通過可見光信道傳輸至可見光探測模塊。
[0009]所述第二 DSP輔助模塊包括第二供電單元、第二 SRAM單元、第二 SROM單元、第二復(fù)位單元和第二 JTAG單元，第二供電單元向接收端各模塊提供所需的工作電壓，第二 SRAM單元與DSP接收模塊電相連，第二 SRAM單元與DSP發(fā)送模塊電相連，第二復(fù)位單位與DSP發(fā)送模塊電相連，第二 JTAG單元與DSP發(fā)送模塊電相連。
[0010]所述可見光探測模塊包括光電二極管、雙通道高速低噪聲運(yùn)放芯片、多個(gè)電阻，可見光信號(hào)由光電二極管探測并輸入到雙通道高速低噪聲運(yùn)放芯片的輸入端，雙通道高速低噪聲運(yùn)放芯片使用多個(gè)電阻搭建成前端去噪放大電路，將可見光信號(hào)轉(zhuǎn)換為可供后端探測的電信號(hào)輸出。
[0011]所述前置放大與濾波模塊包括低失真差分驅(qū)動(dòng)器、電阻及電容，前端信號(hào)輸入到低失真差分驅(qū)動(dòng)器中，多個(gè)電阻將低失真差分驅(qū)動(dòng)器搭建成前置放大器，其輸出信號(hào)經(jīng)過旁路電容濾波輸出。
[0012]所述增益自調(diào)整模塊包括零漂移程控放大器和電阻，放大及濾波信號(hào)輸入到程控放大器中，程控放大器控制信號(hào)與DSP接收模塊相連接，程控放大器輸出端采用電容、電阻組成的RC濾波輸出信號(hào)。
[0013]所述差分變換模塊包括低失真差分驅(qū)動(dòng)器、電容和電阻，前端信號(hào)輸入經(jīng)過電容、電阻進(jìn)行濾波進(jìn)入低失真差分驅(qū)動(dòng)器中，產(chǎn)生兩路幅值大小相等，相位極性相反的差分信號(hào)輸出。
[0014]所述差分ADC模塊包括差分型模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片、穩(wěn)壓模塊、電容，差分信號(hào)輸入到差分型模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片中，穩(wěn)壓模塊輸入接電源，輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓接差分型模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的電壓基準(zhǔn)端，多個(gè)電容連接到電源、地、信號(hào)之間作為濾波功能，差分型模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片輸出信號(hào)送到DSP接收模塊中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及顯示。
[0015]所述發(fā)送端包括第一 DSP輔助模塊、DSP發(fā)送模塊、DC/DC驅(qū)動(dòng)模塊、DAC模塊、信號(hào)耦合模塊和LED光源模塊，所述第一 DSP輔助模塊與DSP發(fā)送模塊連接，所述DC/DC驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端與DSP發(fā)送模塊連接，所述DAC模塊的輸入端與DSP發(fā)送模塊連接，所述DC/DC驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端、DAC模塊的輸出端分別與信號(hào)耦合模塊的兩個(gè)輸入端連接，所述信號(hào)耦合模塊的輸出端與LED光源模塊的輸入端連接；所述LED光源模塊發(fā)出的光信號(hào)通過可見光信道傳輸至可見光探測模塊。
[0016]所述第一 DSP輔助模塊包括第一供電單元、第一 SRAM單元、第一 SROM單元、第一復(fù)位單元和第一 JTAG單元，第一供電單元向發(fā)送端各模塊提供所需的工作電壓，第一 SRAM單元與DSP發(fā)送模塊電相連，第一 SRAM單元與DSP發(fā)送模塊電相連，第一復(fù)位單位與DSP發(fā)送模塊電相連，第一 JTAG單元與DSP發(fā)送模塊電相連。
[0017]所述DC/DC驅(qū)動(dòng)模塊包括MOS管驅(qū)動(dòng)器、PMOS管、Robycon電解電容、閉磁式功率電感、續(xù)流二極管，MOS管驅(qū)動(dòng)器輸出端與PMOS管相連，PMOS管輸出端分別與閉磁式功率電感一端、續(xù)流二極管一端連接，Robycon電解電容分別與續(xù)流二極管另一端、閉磁式功率電感另一端連接。所述DAC模塊包括雙通道數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器。
[0018]發(fā)送端的工作過程:DSP發(fā)送模塊通過第一按鍵模塊讀取用戶輸入的信息、數(shù)據(jù)啟動(dòng)發(fā)送命令、數(shù)據(jù)停止發(fā)送命令等；當(dāng)啟動(dòng)發(fā)送后，DSP發(fā)送模塊控制DC/DC模塊產(chǎn)生LED光源模塊所需的直流電壓，另一方面將要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換、編碼、快速傅里葉逆變換、插入導(dǎo)頻、歸一化和量化處理后變換為串行的數(shù)字量，并按照設(shè)定的時(shí)間間隔將數(shù)字量發(fā)送給DAC模塊，后者輸出正交頻分復(fù)用基帶信號(hào)；DAC模塊輸出的正交頻分復(fù)用基帶信號(hào)和DC/DC驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生的直流電壓經(jīng)信號(hào)耦合模塊疊加后以驅(qū)動(dòng)LED光源模塊，使其發(fā)出的可見光信號(hào)加載了有用信息。該可見光信號(hào)通過可見光信道到達(dá)接收端。
[0019]接收端的工作過程:可見光探測模塊將可見光信號(hào)變換為電信號(hào)，由前置放大與濾波模塊放大以及去除噪聲，并經(jīng)增益自調(diào)整模塊做信號(hào)幅度調(diào)理；調(diào)理后的信號(hào)經(jīng)由差分變換模塊被變換為差分信號(hào)后被傳送至差分ADC模塊；DSP接收模塊經(jīng)由差分ADC模塊讀取模擬電壓，對其做如下處理:移除塊狀導(dǎo)頻、快速傅里葉變換、信道估計(jì)、恢復(fù)原始數(shù)據(jù)、解碼，最終得到有用信息，并將其顯示到第二顯示模塊上。
[0020]增益自調(diào)整的過程:DSP接收模塊通過差分ADC模塊讀取模擬電壓，得到信號(hào)的幅度值(信號(hào)的最大值與最小值的差值);若信號(hào)的幅度小于設(shè)定的最小值，則DSP接收模塊發(fā)送命令控制增益自調(diào)整模塊，增大該模塊的增益；若信號(hào)的幅度大于設(shè)定的最大值，則DSP接收模塊發(fā)送命令控制增益自調(diào)整模塊，減小該模塊的增益。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過自適應(yīng)增益技術(shù)調(diào)整接收端信號(hào)的幅度，使其處于電子器件的線性工作范圍內(nèi)；本實(shí)用新型可降低通信裝置的誤碼率，并實(shí)現(xiàn)在較大通信距離范圍內(nèi)誤碼率的均一化，從而為室內(nèi)短途無線通信提供解決方案。
【附圖說明】
[0022]圖1本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
[0024]本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)如圖1所示，本實(shí)用新型包括發(fā)送端、可見光信道和接收端；發(fā)送端與接收端經(jīng)由可見光信道相連。發(fā)送端包括第一 DSP輔助模塊、第一按鍵模塊、第一顯示模塊、DSP發(fā)送模塊、DC/DC驅(qū)動(dòng)模塊、DAC模塊、信號(hào)耦合模塊、LED光源模塊；接收端包括可見光探測模塊、前置放大與濾波模塊、增益自調(diào)整模塊、差分變換模塊、差分ADC模塊、DSP接收模塊、第二 DSP輔助模塊、第二按鍵模塊和第二顯示模塊；可見光信道為發(fā)送端至接收端的可見光自由傳輸空間。
[0025]發(fā)射端各模塊之間的連接關(guān)系為:第一 DSP輔助模塊內(nèi)各單元與DSP發(fā)送模塊電連接；第一按鍵模塊的輸出端與DSP發(fā)送模塊電連接；第一顯示模塊的輸入端與DSP發(fā)送模塊電連接；DC/DC驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端與DSP發(fā)送模塊電連接；DAC模塊的輸入端與DSP發(fā)送模塊電連接；DC/DC驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端和DAC模塊的輸出端分別和信號(hào)耦合模塊的兩個(gè)輸入端相連；信號(hào)耦合模塊的輸出端和LED光源模塊的輸入端電連接。
[0026]LED光源模塊發(fā)出的可見光信號(hào)直接進(jìn)入可見光信道傳輸，經(jīng)由可見光信道傳輸?shù)目梢姽庑盘?hào)入射至可見光探測模塊。
[0027]接收端各模塊之間的連接關(guān)系為:可見光探測模塊的輸出端與前置放大與濾波模塊的輸入端電相連；前置放大與濾波模塊的輸出端與增益自調(diào)整模塊的信號(hào)輸入端電相連；增益自調(diào)整模塊的輸出端與差分變換模塊的輸入端電相連；差分變換模塊的輸出端與差分ADC模塊的輸入端電相連；差分ADC模塊的輸出端與DSP接收模塊電相連；增益自調(diào)整模塊的控制輸入端與DSP接收模塊電相連；第二 DSP輔助模塊內(nèi)各單元與DSP接收模塊電連接；第二按鍵模塊的輸出端與DSP接收模塊電連接；第二顯示模塊的輸入端與DSP接收模塊電連接。
[0028]第一 DSP輔助模塊包括第