CN108092713A - 基于日光光源的室内通信调制装置、通信方法及*** - Google Patents

基于日光光源的室内通信调制装置、通信方法及*** Download PDF

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Abstract

一种基于日光光源的室内通信调制装置、通信方法及***。本发明先通过顺序连接的电压信号模块、电极和电光效应模块,将待传输数据根据设置的调制深度和偏置生成电压信号,然后将所述电压信号施加于电光效应模块,通过所述电光效应模块对射入室内的日光,或对室内照明光源进行调制。由接收装置端的光敏器件、跨阻放大器和信号处理模块接收处理。由于本发明所提供的方案能够通过设置于门窗上的电光效应模块直接对射入室内的自然光进行调制,因此,可直接将日光用于室内通信,从而在智能调节室内照明的同时,把现有无线可见光通信方案中作为底噪的日光变成通信光源利用起来,从而提升了通信效率。本发明能与现有无线可见光通信方案兼容。

Description

基于日光光源的室内通信调制装置、通信方法及***
技术领域
本发明涉及可见光通信技术,尤其涉及一种直接利用日光实现室内通信的方法及***。
背景技术
目前,室内可见光通信通常基于LED光源实现。该方案通过调制LED照明光源,实现室内无线通信。然而,由于室内光源复杂,尤其窗***入的日光,其频段会与LED的通信频段发生交叠,因此,基于LED的室内可见光通信在日光下会出现信号变差(底噪变大)、浪费能源(采光好的房间没有开灯的必要)等不足。
考虑到室内照明需求以及用户习惯,一般很少将LED光源作为唯一的室内光源。因此,现有的基于LED光源的室内通信方法,其底噪问题很难解决。由此,会对可见光通信***,包括其中的调制、接收、解调等各模块提出更高的性能要求,限制可将光通信应用。
因此,目前急需一种在满足室内照明的同时,又能够对光信号进行有效调制的通信方案,以解决室内无线可见光通信白天底噪过高的问题。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种基于日光光源的室内通信调制装置、通信方法及***,用于解决日光充足环境中可见光通信底噪过高、通信效率不理想的问题。
首先,为实现上述目的,提出一种基于日光光源的室内可见光通信方法,包括调制阶段和接收阶段两部分;其中,用于所述调制阶段的电光效应材料为平铺于门窗表面的薄膜;
其中所述的调制阶段具体包括以下步骤:
第一步,设置调制深度和偏置;
第二步,将待传输数据根据所述调制深度和偏置生成电压信号;
第三步,将所述电压信号施加于电光效应材料,通过所述电光效应材料对由所述门窗表面射入室内的日光进行调制。这里的电光效应材料所设置成的薄膜,还可平铺于室内光源表面,以便对室内的全部照明光源进行调制和智能的光照强度的调节。
进一步,上述方法中,所述接收阶段步骤包括:接收调制后的光信号,并将所述光信号转化为电信号,放大并处理所述电信号。
更进一步,上述方法中,所述调制深度和偏置根据射入室内的日光光照强度实时动态调整。
其次,为实现上述目的,还提出一种基于日光光源的室内可见光调制装置,包括顺序连接的电压信号模块、电极和电光效应模块:
其中,所述电压信号模块的输出端连接所述电极,所述电压信号模块用于将待传输数据根据调制深度和偏置要求转化为电压信号,输出至所述电极;
所述电极与所述电光效应模块连接,用于根据所述电压信号控制所述电光效应模块的光学特性;
所述电光效应模块平铺于门窗表面或平铺于室内光源表面,所述电光效应模块用于响应所述电极输出的电压信号,对经由所述门窗射入室内的日光进行调制,或,同理,利用所述电光效应模块响应所述电极输出的电压信号对所述室内光源进行调制。
进一步,上述的调制装置中,所述电光效应模块包括平铺于门窗表面或平铺于室内光源表面的多层膜状结构,所述多层膜状结构包括依序叠加设置的起偏器层、KDP晶体层和检偏器层;所述起偏器层和所述检偏器层的偏振方向相同;所述KDP晶体层为一层厚度一致的KDP晶体,所述KDP晶体层的厚度经过设计,可使特定波长的光波消光,所述KDP晶体层叠设置于所述起偏器层和所述检偏器层之间。
与上述方案并列,所述电光效应模块也可采用如下方案:所述电光效应模块为平铺于门窗表面或平铺于室内光源表面的石墨烯薄膜,所述石墨烯薄膜的一侧连接所述电极,所述石墨烯薄膜的对侧通过绝缘材料接地。
进一步,上述的调制装置中,所述电极为电导率高且与石墨烯接触电阻小的金属材质。
更进一步,上述的调制装置中,还包括光照强度传感模块,所述光照强度传感模块设于室内,并与所述电压信号模块连接,用于根据室内的光照强度动态调整所述电压信号模块的调制深度和偏置。本发明可由此实现对室内照明光线强度的智能调控。
基于上述的调制装置,本发明同时还提供一种室内可见光通信***,包括,所述室内日光通信调制装置和接收装置,其中,所述接收装置包括顺序级联的光敏器件、跨阻放大器和信号处理模块:
所述光敏器件设置于所述接收装置的前端,用于接收经所述电光效应模块调制后的由所述门窗射入室内的日光或所述室内光源的光信号,并将所述光信号转化为电信号;
所述跨阻放大器连接于所述光敏器件和所述信号处理模块之间,用于放大所述电信号并输出至所述信号处理单元;
所述信号处理模块用于处理经所述跨阻放大器放大后的述电信号。
进一步,上述的室内可见光通信系,针对所述KDP方案,即所述室内日光通信调制装置中使用KDP晶体层构建所述电光效应模块:则,所述接收装置中还包括滤光片;所述滤光片设置于所述光敏器件的前端,所述滤光片的透射波段应与所述KDP晶体的消光波段相符;
有益效果
本发明,在接收装置端,通过光敏器件、跨阻放大器和信号处理模块,实现对调制后的光信号的接收,并将所述光信号转化为电信号,放大并处理所述电信号。由于本发明所提供的方案能够通过门窗上的电光效应模块直接对射入室内的自然光进行调制,因此,可直接将日光用于室内通信,从而在保证室内可见光照明的同时,利用了在现有无线可见光通信方案中被当作底噪的日光成分,因此通讯效率更高。由于将原先的底噪用作通信,因此接收端信噪比得以大幅改善,可适当降低对通信***,包括其中的调制、接收、解调等各模块的性能要求。
同时,本发明所提供的调制方案,其响应频率更高。其原因在于;现有的无线可见光通信方案往往采用LED灯内调制,当前技术条件下的LED产品响应频率不高,载波上限一般在几十兆赫兹。而KDP晶体在有线光通信领域的响应频率可以达到十吉赫兹,同时有测试表明石墨烯的的响应频率也可以达到吉赫兹。鉴于此,本发明可以对KDP晶体层或石墨烯薄膜构建的所述电光效应模块使用百兆量级及以上数据传输速率,或对KDP晶体层或石墨烯薄膜构建的所述电光效应模块使用百兆量级及以上频率载波的载波通信。这样,一方面可以大幅提升室内光通信的数据传输速率;另一方面可以使KDP晶体层或石墨烯薄膜构建的所述电光效应模块调制的光信号与LED调制的光信号在频谱上实现分离,进而在接收端针对接收到的波形分别进行低通(针对LED信号)和高通(针对本发明调制信号)滤波,可以使两种调制信号互不干扰,从而使本发明与现有无线可见光通信方案兼容,使两者可以并行独立运行而不相互影响。
进一步,本方案可以兼顾智能玻璃的功能,通过增设光照强度传感模块,或复用接收装置的光敏器件,反馈当前室内照明状况,从而设定合理的偏置,将室内采光维持在一个舒适的状态。
与此同时,基于现有的电光效应材料,本发明提供了两个方案,实现以光波为信息的载体,通过两种具体的调制方案,把通信信号表达在光的强度(或者,还可考虑相位频率等特征)上,然后用光敏感器件接收这些信息,携带信息的光波在弥散空间中传播。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,并与本发明的实施例一起,用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为根据本发明的基于日光光源的室内可见光通信方法的流程图;
图2为采用KDP晶体实现的室内可见光调制装置的架构图;
图3为采用石墨烯薄膜实现的室内可见光调制装置的架构图;
图4为石墨烯透光率与施加电压的关系示意图;
图5为石墨烯薄膜用于电光效应模块时电极与石墨烯层连接关系示意图;
图6为根据本发明的室内可见光通信***框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
为满足室内通信需求,需要光调制器的电光响应速率要足够高。假如要达到1MBaud/s,就要求调制器的单次电光效应的总响应时间(上升沿时间+下降沿时间)小于1μs,(即每秒至少能够发生10^6次“上升然后下降”的操作)。目前,智能玻璃研究领域的响应时间基本都在ms以上,显然不能满足通信需求,因而需要寻求高响应速率(即对电压变化响应更快、总响应时间更短)的电光材料
本方案采用具有电光效应的材料制作成薄膜状(作为电光效应模块)附于玻璃等材质的透光门、窗表面。该材料可以在不同电压下呈现不同的光学性质(如透射率、透射光强度的频率分布等)。当室外自然光透过该调光膜进入室内,会由电压信号控制被该薄膜调制,发生频谱分布的变化或者光照强弱变化。通过接收装置将调制后的光信号进行还原,即可获得其中携带的信息,实现通讯。
通常认为,当光线变化的速度超过60Hz以上,该变化就不会被人眼观察到。通信用调制频率远高于60Hz,因而采用上述的方式对光线进行调制不会造成闪烁,不影响照明效果。
通信中的电信号改变往往要基于某个基准电压,即偏置。我们通常把信号理解为有数据便是一个设定电压值,没有数据就是0。但在可见光通信中,为了照明效果,往往需要在没有数据时保证一定的光照强度,即设置一个合理的偏置(即,把没有信号对应设定一个电压)。通过设置合适的偏置和调制深度(即,有信号时电压的变化幅度),可以将透射光强的均值维持在该室外光强允许的调整范围内的一个合适值,从而优化室内采光或尽可能减弱对采光的不良影响。
图1为根据本发明的基于日光光源的室内可见光通信方法,包括调制阶段和接收阶段两部分;其中,用于所述调制阶段的电光效应材料为平铺于门窗表面的薄膜;
所述调制阶段包括以下步骤:
第一步,设置调制深度和偏置;
第二步,将待传输数据根据所述调制深度和偏置生成电压信号;
第三步,将所述电压信号施加于电光效应材料,通过所述电光效应材料对由所述门窗表面射入室内的日光进行调制。这里的电光效应材料所设置成的薄膜,还可平铺于室内光源表面,以便对室内的全部照明光源进行调制和智能的光照强度的调节。
进一步,上述方法中,所述接收阶段步骤包括:接收调制后的光信号,并将所述光信号转化为电信号,放大并处理所述电信号。
更进一步,上述方法中,所述调制深度和偏置根据射入室内的日光光照强度实时动态调整。
其次,参考图2,为实现上述目的,还提出一种基于日光光源的室内可见光调制装置,包括顺序连接的电压信号模块、电极和电光效应模块:
其中,所述电压信号模块的输出端连接所述电极,所述电压信号模块用于将待传输数据根据调制深度和偏置要求转化为电压信号,输出至所述电极;
所述电极与所述电光效应模块连接,用于根据所述电压信号控制所述电光效应模块的光学特性;
所述电光效应模块平铺于门窗表面或平铺于室内光源表面,所述电光效应模块用于响应所述电极输出的电压信号,对经由所述门窗射入室内的日光进行调制,或,同理,利用所述电光效应模块响应所述电极输出的电压信号对所述室内光源进行调制。
进一步,上述的调制装置中,所述电光效应模块包括平铺于门窗表面或平铺于室内光源表面的多层膜状结构,所述多层膜状结构包括顺序层叠铺设的起偏器层层、KDP晶体层和检偏器层;所述起偏器层和所述检偏器层的偏振方向相同;所述KDP晶体层为一层厚度一致的KDP晶体,所述KDP晶体层的厚度经过设计,可使特定波长的光波消光,所述KDP晶体层叠设置于所述起偏器层和所述检偏器层之间。
KDP晶体是一种具有线性电光效应的晶体,选取KDP晶体垂直于光轴方向上的切片制作为薄膜材料平铺于门窗表面或平铺于室内光源表面,则该材料具有如下特性:
对于常见KDP晶体,有nx=ny=no,nz=ne(其中,nx为x方向的折射率,ny为y方向的折射率,其与正常折射率或者说o光折射率no相等;z方向的折射率nz nz
是非常折射率或者说e光折射率),一般以此作为建系依据分析晶体;当KDP晶体的z轴外加强度为Ez的电场时,该单轴晶体会变成双轴晶体,在x-y平面形成x’轴(快轴)和y’轴(慢轴):
其中γ63为线性电光系数,由晶体性质决定。
自然光是非偏振光,在各个振动方向均匀分布,为分析方便,以x’轴为极轴建立极坐标系,以第一个偏振片与x’轴成45°夹角为例,则透过该偏振片到达KDP晶体表面的光波可表示为其中A为光振幅,(其中λ为该光波波长,c为真空中光速)为该光的圆频率,为到达晶体入射面处的初相位。
光波沿晶体z轴入射,则该光波经过KDP晶体时被正交分解为x’轴的分量和y’的分量则两个分量经过厚度为L的KDP晶体薄膜以后将形成的相位差;当沿z方向加的电压为时,会对波长为λ的光造成π的相位差,由于太阳光具有一定的时间连续性,波长为λ的光(即所述KDP晶体的消光波段)会消失,同时以λ为中心,附近波长的光波会明显减弱。
这里,第一个偏振片可以从自然光中滤出具有该振动方向的光波,仅透射这个振动方向的光波有个好处是:偏振光线在晶体中的振动会被正交分解成两个相等的分量;第二个偏振片可以把两个正交的振动分量复合在一起,这样有电压时波长为λ的透射光线较弱(消光),没电压时波长为λ的透射光为入射强度的一半;
通过这种调制方式,该薄膜根据电极上的电压信号将携带数据的电信号表达在了特定波段的透射光的光强这一参数上。经由具有波长选择透过作用的滤光片,可以被小视角PIN管捕捉并生成光电流从而被接收端接收。
这种方案特点如下:
在通信方面:该方案响应速率超过现有LED的响应速率,满足室内通信需要,具有传输速率超越LED的潜能。
采光方面:本方案的透射光强度均值小于50%,可以通过合理安排透光区与通信区的方式保护采光,但一定会对采光有影响,在外界光线较强时可以使室内光线适当地变得柔和,在外界光线不够强时可能会对采光不利。
器件方面:考虑到本发明调制获得的可见光与现有无线可见光通信中使用的可见光无本质区别。方案中的接收装置可直接使用现有的光接收机方案,即,PIN-TIA方案:由光敏二极管(PIN)感光,然后信号经过一个跨阻抗放大器(TIA),然后再经过运算放大器和整波电路进入FPGA等具有信号处理功能的硬件。以此识别光信号中搭载的信息。但本方案对接收装置有一个特殊要求,即PIN-TIA接收机视角的视角需要比较小,同时PIN-TIA接收机需要具备确切的接收方向,才可以起到比较好的通信效果。
参考图3,与上述方案并列,所述电光效应模块也可采用如下方案:所述电光效应模块为平铺于门窗表面或平铺于室内光源表面的石墨烯薄膜,所述石墨烯薄膜的一侧连接所述电极,所述石墨烯薄膜的对侧通过绝缘材料固定。这里将石墨烯材料的对侧经过绝缘材料与信号的地端共地,可以使该信号更稳定。
本方案基于石墨烯材料的一个现象(参考图4),即对石墨烯加电压,可以改变其费米能级。当向石墨烯材料施加强负电压时,由于正电荷的大量积累,没有多余的电子可以发生带间跃迁,石墨烯对光透明,不发生吸收;而当向石墨烯材料施加强正电压时,所有的电子态都被填满了,无法发生带间跃迁,从而不发生吸收。当电压处于两者之间的某范围,石墨烯的费米能级接近狄拉克点,发生光吸收。具体参数与石墨烯材料、电极材料的制备工艺以及体积密切相关,无法广泛计算。
本方案将石墨烯层展开,平铺于门窗表面或平铺于室内光源表面,石墨烯层的一侧连接电极材料,另一侧连接绝缘材料构成的衬底,接地。电极材料由电导性能较好且与石墨烯接触电阻较小的材料如金、铂金属制成;衬底多由三氧化二铝制成,接地;两者配合,用于对石墨烯施加电压。
将多层石墨烯做成薄膜,贴附于玻璃表面,利用类似图5所示的结构设置电极,连接。利用电压改变费米能级进而影响石墨烯对光的吸收的效应,以便将电压信号表达在透射光光强中,并由PIN接收形成光电流交于后部处理电路。
这种方案特点如下:
通信方面:由于石墨烯材料载流子迁移率高,对电压响应速度快,具有极高的调制潜力,原则上讲可以在单位时间里搭载更多的信号,在众多可用于调光薄膜的材料中较为合适。
器件方面:考虑到晶体材料具有光学各向异性,往往在光照射相对于光轴的角度变化时具有较大程度的透射光性质的变化。所以使用晶体时往往要限制入射光和出射光的角度,偏离太多调制效果将大打折扣。因此,相对上述KDP晶体的实现方案而言,石墨烯作为非晶体材料,相较于晶体,其对入射光和出射光的角度限制就会小很多。将石墨烯用于可见光调制将大大降低对于接收机的方向性的要求,能针对更大范围入射角的光线进行调制。
采光方面:由于石墨烯材料无需增加偏置,无需像KDP晶体一样滤除非偏振方向上的光照强度,因此,采用石墨烯方案,只要合理地设定偏置电压和调制深度,可以将室外光强的透射率维持在很大范围(接近0到接近100%)中的任一数值,可以较为完美地兼顾通信和调节室内光强两个目标。
进一步,上述的调制装置中,所述电极为电导率高且与石墨烯的接触电阻较小的材料,往往采用金电极、铂电极。
更进一步,上述的调制装置中,还包括光照强度传感模块,所述光照强度传感模块需要在一个和薄膜有通信关联的位置上,比如设于室内放在薄膜附近,并与所述电压信号模块连接,用于根据室内的光照强度动态调整所述电压信号模块的调制深度和偏置,以此实现对室内照明光线强度的智能调控。
基于上述的调制装置,本发明同时还提供如图6所述的室内可见光通信***,包括,所述室内日光通信调制装置和接收装置,其中,所述接收装置包括顺序级联的光敏器件(如PIN管)、跨阻放大器(TIA,trans-impedance amplifier)和信号处理模块(如FPGA模块):
所述光敏器件设置于所述接收装置的前端,用于接收经所述电光效应模块调制后的由所述门窗射入室内的日光或所述室内光源的光信号,并将所述光信号转化为电信号(具体指电流信号);
所述跨阻放大器连接于所述光敏器件和所述信号处理模块之间,用于放大所述电(流)信号为电压信号并输出至所述信号处理单元,以供进行信号处理;
所述信号处理模块用于处理经所述跨阻放大器放大后的述电信号。
进一步,上述的室内可见光通信***中,针对KDP方案,即所述室内日光通信调制装置中使用KDP晶体层构建所述电光效应模块:则,所述接收装置中还包括滤光片;所述滤光片设置于所述光敏器件的前端,所述滤光片的透射波段应与KDP晶体的消光波段相符。
通常情况下,本方案与基于LED的室内无线可见光通信方案不会同时使用,但为了防止同时使用时相互干扰,有如下辅助方案:
现有的无线可见光通信方案往往采用LED灯内调制,当前技术条件下的LED产品响应频率不高,载波上限一般在几十兆赫兹。而KDP晶体在有线光通信领域的响应频率可以达到十吉赫兹,同时有测试表明石墨烯的响应频率也可以达到吉赫兹。鉴于此,可以对调光膜使用百兆量级及以上数据传输速率的或者对调光膜使用百兆量级及以上频率载波的载波通信。这样,一方面可以大幅提升室内光通信的数据传输速率;另一方面可以使调光膜调制的光信号与LED调制的光信号在频谱上分离,进而在接收端针对接收到的波形分别进行低通(针对LED信号)和高通(针对调光膜)滤波,可以使两种调制信号互不干扰,从而使本发明与现有无线可见光通信方案兼容,使两者可以并行运行而不相互影响。
本发明技术方案的优点主要体现在:先通过顺序连接的电压信号模块、电极和电光效应模块,将待传输数据根据设置的调制深度和偏置生成电压信号,然后将所述电压信号施加于电光效应模块,通过所述电光效应模块对射入室内的日光进行调制,同时,还可通过控制所述电光效应模块实现对室内照明强度的实时智能调控。在接收装置端,通过光敏器件、跨阻放大器和信号处理模块,实现对调制后的光信号的接收,并将所述光信号转化为电信号,放大并处理所述电信号。由于本发明所提供的方案能够通过门窗上的电光效应模块直接对射入室内的自然光进行调制,因此,可直接将日光用于室内通信,从而在智能调节室内照明的同时,把现有无线可见光通信方案中作为底噪的日光变成通信光源利用了起来,从而提升了通信效率。本发明能与现有无线可见光通信方案兼容。
本领域普通技术人员可以理解:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于日光光源的室内可见光通信方法,包括调制阶段和接收阶段两部分,其特征在于,用于所述调制阶段的电光效应材料为平铺于门窗表面的薄膜;
其中,所述调制阶段步骤包括:
第一步,设置调制深度和偏置;
第二步,将待传输数据根据所述调制深度和偏置生成电压信号,
第三步,将所述电压信号施加于电光效应材料,通过所述电光效应材料对由所述门窗表面射入室内的日光进行调制。
2.如权利要求1所述的基于日光光源的室内可见光通信方法,其特征在于,所述接收阶段步骤包括:
接收调制后的光信号,并将所述光信号转化为电信号,放大并处理所述电信号。
3.如权利要求1所述的基于日光光源的室内可见光通信方法,其特征在于,所述调制深度和偏置根据射入室内的日光光照强度实时动态调整。
4.一种基于日光光源的室内可见光调制装置,其特征在于,包括顺序连接的电压信号模块、电极和电光效应模块;
所述电压信号模块的输出端连接所述电极,所述电压信号模块用于将待传输数据根据调制深度和偏置要求转化为电压信号,输出至所述电极;
所述电极与所述电光效应模块连接,用于根据所述电压信号控制所述电光效应模块的光学特性;
所述电光效应模块平铺于门窗表面或平铺于室内光源表面,所述电光效应模块用于响应所述电极输出的电压信号,对经由所述门窗射入室内的日光进行调制,或,同理,对所述室内光源进行调制。
5.如权利要求4所述的基于日光光源的室内可见光调制装置,其特征在于,所述电光效应模块包括平铺于门窗表面或平铺于室内光源表面的多层膜状结构,所述多层膜状结构包括依序叠加设置的起偏器层、KDP晶体层和检偏器层;所述起偏器层和所述检偏器层的偏振方向相同;所述KDP晶体层厚度均一。
6.如权利要求4所述的基于日光光源的室内可见光调制装置,其特征在于,所述电光效应模块为平铺于门窗表面或平铺于室内光源表面的石墨烯薄膜,所述石墨烯薄膜的一侧连接所述电极,所述石墨烯薄膜的对侧通过绝缘材料接地。
7.如权利要求5或6任一所述的基于日光光源的室内可见光调制装置,其特征在于,所述电极为电导率高且与石墨烯接触电阻小的金属材质。
8.如权利要求5或6任一所述的基于日光光源的室内可见光调制装置,其特征在于,还包括光照强度传感模块,所述光照强度传感模块设于室内,并与所述电压信号模块连接,用于根据室内的光照强度动态调整所述电压信号模块的调制深度和偏置。
9.一种基于如权利要求8所述的基于日光光源的室内可见光调制装置构建的室内可见光通信***,包括,所述室内日光通信调制装置和接收装置,其特征在于,所述接收装置包括顺序级联的光敏器件、跨阻放大器和信号处理模块;
所述光敏器件设置于所述接收装置的前端,用于接收经所述电光效应模块调制后的由所述门窗射入室内的日光或所述室内光源的光信号,并将所述光信号转化为电信号;
所述跨阻放大器连接于所述光敏器件和所述信号处理模块之间,用于放大所述电信号并输出至所述信号处理单元;
所述信号处理模块用于处理经所述跨阻放大器放大后的述电信号。
10.如权利要求9所述的室内可见光通信系,其特征在于,若所述室内日光通信调制装置中使用KDP晶体层构建所述电光效应模块,则所述接收装置中还包括滤光片;
所述滤光片设置于所述光敏器件的前端,所述滤光片的透射波段与所述KDP晶体的消光波段相符。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110649969A (zh) * 2019-09-24 2020-01-03 成都信息工程大学 一种超低功耗镜反射光通信装置及方法
CN112840745A (zh) * 2018-10-18 2021-05-25 昕诺飞控股有限公司 基于数据信号质量确定光设置和/或日光阻挡器设置
CN114362822A (zh) * 2021-12-08 2022-04-15 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 基于LiNbO3体调制器的自然光通信方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101726870A (zh) * 2009-12-04 2010-06-09 南京大学 一种利用电光晶体实现ocdma编解码的方法与装置
CN106019642A (zh) * 2016-08-15 2016-10-12 桂林创研科技有限公司 一种电光调制装置
CN106357331A (zh) * 2015-07-16 2017-01-25 北京全电智领科技有限公司 一种基于光强感知的可见光通信方法与***
US20170124861A1 (en) * 2015-10-28 2017-05-04 Abl Ip Holding, Llc Visible light programming of daylight sensors and other lighting control devices
CN107342812A (zh) * 2017-07-06 2017-11-10 吉林大学 人眼不可感知vlc装置及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101726870A (zh) * 2009-12-04 2010-06-09 南京大学 一种利用电光晶体实现ocdma编解码的方法与装置
CN106357331A (zh) * 2015-07-16 2017-01-25 北京全电智领科技有限公司 一种基于光强感知的可见光通信方法与***
US20170124861A1 (en) * 2015-10-28 2017-05-04 Abl Ip Holding, Llc Visible light programming of daylight sensors and other lighting control devices
CN106019642A (zh) * 2016-08-15 2016-10-12 桂林创研科技有限公司 一种电光调制装置
CN107342812A (zh) * 2017-07-06 2017-11-10 吉林大学 人眼不可感知vlc装置及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘洋: "可见光通信调制方式及其性能研究", 《激光与光电子学进展》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112840745A (zh) * 2018-10-18 2021-05-25 昕诺飞控股有限公司 基于数据信号质量确定光设置和/或日光阻挡器设置
CN112840745B (zh) * 2018-10-18 2024-06-04 昕诺飞控股有限公司 基于数据信号质量确定光设置和/或日光阻挡器设置
CN110649969A (zh) * 2019-09-24 2020-01-03 成都信息工程大学 一种超低功耗镜反射光通信装置及方法
CN110649969B (zh) * 2019-09-24 2021-05-18 成都信息工程大学 一种超低功耗镜反射光通信装置及方法
CN114362822A (zh) * 2021-12-08 2022-04-15 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 基于LiNbO3体调制器的自然光通信方法
CN114362822B (zh) * 2021-12-08 2023-08-22 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 基于LiNbO3体调制器的自然光通信方法

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