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CN101026413B - 照明光无线通信系统 - Google Patents

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CN101026413B
CN101026413B CN2006100083118A CN200610008311A CN101026413B CN 101026413 B CN101026413 B CN 101026413B CN 2006100083118 A CN2006100083118 A CN 2006100083118A CN 200610008311 A CN200610008311 A CN 200610008311A CN 101026413 B CN101026413 B CN 101026413B
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light
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Abstract

本发明公开了一种照明光无线通信系统，用于照明以及与远端通信设备进行通信，该系统包含照明通信装置，照明通信终端和通信终端，其中，照明通信装置用于接收来自远端通信设备的信源信号；将接收到的信源信号转换为光信号，并以光信号的方式进行无线传输，照明通信终端用于将接收到的光信号转换为电信号后传送给通信终端，通信终端用于接收来自照明通信终端的电信号，进行相应处理，或将处理后的电信号发送给照明通信终端，即进行反向传输。照明通信装置和/或照明通信终端发出的光既可以作为光无线通信光源，又可以作为照明的光源，克服了人们惯有的照明光不能作为无线通信载体的偏见。而且，本发明不仅适用于室内，还适用于室外。

Description

照明光无线通信系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种照明光无线通信系统。
背景技术
现有无线通信的主要有三种：
一种是，无线电波通信，其作为无线通信的信号载体由来已久，至今仍广泛应用。缺点是：
1、无线电波通信有较强的电磁干扰，因此频谱受政府管制；
2、无线带宽较低，可用频率资源少；
3、无线电波为空间开放的，且通常可以穿墙，安全保密性差；
4、无线电磁波有生物电磁效应，对人体健康有一定程度的影响；
另一种是，激光无线通信，缺点是：
1、由于大气的传输特性(大气引起的吸收、反射、散射、闪烁)，特别是背景辐射的影响，通常不宜采用可见波段的激光；
2、在室内应用，激光器的使用需考虑对人身的安全问题，主要是对人眼的伤害，表1是根据总发射功率制定的点激光安全标准，室内使用激光器很难有一个好的功率预算值；
3、技术复杂、成本高。
类别   650nm(可见光)   880nm(红外)   1310nm(红外)   1550nm(红外)
  类别1   ～0.2mW   ～0.5mW   ～8.8mW   ～10mW
  类别2   0.2～1mW   -   -   -
  类别3A   1～5mW   0.5～2.5mW   8.8～45mW   10～50mW
  类别3B   5～500mW   2.5～500mW   45～500mW   50～500mW
表1
再一种是，红外光无线通信，主要由红外光LED发射机和红外光接收机组成。
红外光无线通信的缺点是：红外光处于不可见波段，无法作为照明光源应用。
发光二极管(LED)产生的光通常是单色或有色光，虽然由LED制成的灯具有小巧、可靠、寿命长、低压、节能、无污染等诸多优势，但其通常仅用于仪表指示等，很少用于日常生活照明，对于一般照明而言，人们需要白色的光源。再有LED灯虽然可以用于无线传输，但在实际的生产生活中几乎不会这样使用，这是因为其是有色光，会产生视觉污染。
可见，如何使照明光成为无线通信的载体目前还是空白。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种照明光无线通信系统，使照明光既能作为光无线通信光源，同时又可以作为照明的光源。
为此，本发明的技术方案是这样实现的：
一种照明光无线通信系统，用于照明以及与远端通信设备进行通信，该系统包含照明通信装置，照明通信终端和通信终端，其中，
所述照明通信装置，用于接收来自远端通信设备的信源信号；将接收到的信源信号转换为光信号，并以光信号的方式进行无线传输，或者，接收光信号，将接收到的光信号转换为电信号，传送给远端通信设备；其中，所述照明通信装置接收或发送的光信号之一或两者均为照明光；
所述照明通信终端，用于将接收到的光信号转换为电信号后传送给通信终端，或者，将来自通信终端的待发送电信号转换为光信号后无线传输给照明通信装置；
所述通信终端，用于接收来自照明通信终端的电信号，进行相应处理，或将处理后的电信号发送给照明通信终端。
较佳地，所述照明通信装置中包括光发射器、光接收器、接口接收单元和接口发送单元，其中，
所述接口接收单元，用于接收来自远端通信设备的信源信号，并将该信号转换为光发射器能够识别的信号后传送给光发射器；
所述光发射器，用于将接收到的信号转换为光信号，并以光信号的方式进行无线传输；
所述光接收器，用于接收来自照明通信终端的光信号，将接收到的光信号转换为电信号，传送给接口发送单元；
所述接口发送单元，将接收到的信号传送给远端通信设备。
较佳地，所述照明通信终端中包括光发射器、电解调器、电调制器和光接收器，
所述光接收器，用于将接收到的光信号转换为电信号后传送给电解调器；
所述电解调器，用于对接收到的信号做解调处理后传送给通信终端；
所述电调制器，用于对来自通信终端的信号做调制处理后发送给光发射器；
所述光发射器，用于将接收到的来自电调制器的信号转换为光信号，以光信号的方式进行无线传输。
较佳地，所述照明通信装置中包括光发射器、光接收器、接口接收单元、接口发送单元，电调制器和电解调器，其中，
所述接口接收单元，用于接收来自远端通信设备的信源信号，并将该信号转换为电解调器能够识别的信号后传送给电解调器；
所述电解调器，用于对接收到的信号做解调处理后传送给光发射器；
所述光发射器，用于将接收到的信号转换为光信号，并以光信号的方式进行无线传输；
所述光接收器，用于接收来自照明通信终端的光信号，将接收到的光信号转换为电信号，传送给电调制器；
所述电调制器，用于对接收到的信号做调制处理后发送给接口发送单元；
所述接口发送单元，将接收到的信号传送给远端通信设备。
较佳地，所述照明通信终端中包括光发射器和光接收器，
所述光接收器，用于将接收到的光信号转换为电信号后传送给通信终端；
所述光发射器，用于将接收到的来自通信终端的信号转换为光信号，以光信号的方式进行无线传输。
较佳地，所述光发射器为基于发光二极管LED或LED阵列的光发射器。
较佳地，所述基于LED或LED阵列的光发射器至少包括驱动电路和LED或LED阵列；其中，
所述驱动电路，用于对信号进行驱动，对LED或LED阵列提供直流偏置；
所述LED或LED阵列，用于根据输入信号进行光强度调制，通过光信号进行无线传输。
较佳地，所述基于LED或LED阵列的光发射器进一步包括滤波器，其中，所述滤波器，用于滤除信号外噪声，并将滤波后的信号传送给驱动电路。
较佳地，所述LED或LED阵列为红外LED或LED阵列，或者为照明光LED或LED阵列；
当所述LED或LED阵列为照明光LED或LED阵列时，该LED或LED阵列进一步用于照明。
较佳地，所述光接收器包括驱动电路，光检测器，滤波器，
所述驱动电路，用于驱动光检测器，对光检测器提供直流偏置；所述光检测器在驱动电路的驱动下，接收光信号，并将接收到的光信号转换为电信号后传送给滤波器；所述滤波器，用于滤除信号外噪声，并将滤波后的信号传送给电解调器；
所述光检测器为红外光检测器或照明光检测器。
较佳地，所述照明光检测器为光敏二极管或太阳能电池板；
当所述光信号为照明光时，所述光敏二极管为照明光光敏二极管，且所述照明光的波长范围为380～780nm；
当所述光信号为红外光时，所述光敏二极管为红外光光敏二极管。
较佳地，远端通信设备中包含核心处理单元，电调制器，电解调器，接口发送单元和接口接收单元其中，
所述核心处理单元，用于接收或产生信源信号，将该信源信号发送给电调制器，或者，用于对来自电解调器的信号进行处理；
所述电调制器，用于对来自核心处理单元的信号做调制处理后，发送给接口发送单元；
所述接口发送单元，用于将接收到的信号传送给照明通信装置；
所述接口接收单元，用于将来自照明通信装置的信号传送给电解调器；
所述电解调器，用于对接收到的信号做解调处理后，传送给核心处理单元。
较佳地，所述接口接收单元为有线接口接收单元，所述接口发送单元为有线接口发送单元；或者，所述接口接收单元为无线接口接收单元，所述接口发送单元为无线接口发送单元。
较佳地，所述核心处理单元为电脑，或手机，或固定电话，或传真机，或PDA，或网络电视。
较佳地，所述电调制器为基于正交频分复用OFDM技术的电调制器，或基于扩频技术的电调制器，或以太网物理层电调制器；
所述电解调器为基于OFDM技术的电解调器，或基于扩频技术的电解调器，或以太网物理层电解调器。
较佳地，所述基于OFDM技术的电调制器包括信道编码单元，符号映射单元，OFDM调制器；其中，信道编码单元用于接收待发送信号并对该信号进行信道编码处理，符号映射单元用于对经信道编码后的信号作数字调制的星座图符号映射处理，OFDM调制器用于对经符号映射后的符号作OFDM调制处理；
所述基于OFDM技术的电解调器包括，信道解码单元，符号解映射单元，OFDM解调器，其中，OFDM解调器用于对接收到的信号作OFDM解调处理，符号解映射单元用于对经OFDM解调后的信号作数字调制的星座图符号解映射处理，信道解码单元用于对接收到的信号进行信道解码处理。
较佳地，所述基于OFDM技术的电调制器为数字用户线xDSL电调制器，或电缆Cable电调制器，或电力线通信PLC电调制器；
所述基于OFDM技术的电解调器为xDSL电解调器，或Cable电解调器，或PLC电解调器。
较佳地，所基于述扩频技术的电调制器和电解调器为：基于直接序列扩频DS技术，或基于调频FH技术，或基于跳时TH技术、或基于线性调频Chirp技术的电调制器和电解调器。
较佳地，当所述接口接收单元为有线接口接收单元，接口发送单元为有线接口发送单元时，所述照明通信装置与远端通信设备直接通过有线线缆的方式实现连接，且所述有线线缆为电话线，或CATV电缆，或以太网线，或电源线。
较佳地，所述照明通信终端位于通信终端内部，或通信终端外部；
当照明通信终端位于通信终端外部时，一个照明通信终端与一个或一个以上通信终端之间进行有线或无线传输。
较佳地，所述通信终端为电脑，或手机，或传真机，或固定电话，或PDA，或网络电视。
应用本发明的照明光无线通信系统，使得由照明通信装置和/或照明通信终端发出的光既能够作为光无线通信光源，同时又可以作为照明的光源，实现了由照明光既作为光无线通信光源又作为照明的光源这一目的，同时，克服了人们惯有的照明光不能作为无线通信载体的偏见。而且，和现有的无线通信方式相比，具有如下优点：
对比现有无线电波通信有如下优点：
1、没有无线电磁干扰，频谱不受政府管制，对电子仪器没有电磁影响；
2、可用的频谱宽、带宽高；
3、照明的光通常不能穿墙，安全保密性较强；
4、无生物电磁效应。
对比现有激光无线通信有如下优点：
1、用于产生照明光的照明光LED属于大角度发射器，由于它不是点光源，因而在视网膜上成象的面积大，能量是分散的，使用起来更为安全，既使是高功率输出；
2、使用多个照明光LED组成的阵列，便能简单地将输出能量提高到室内照明的水平；
3、由于照明光LED对人眼安全，可以用于室内光通信，室内工作环境比室外的稳定，无需应付恶劣天气情况和背景辐射的装置，因此技术简单、成本低。
对比现有红外光光无线通信有如下优点：
采用照明光LED技术，可见光即照明光以人眼无法感测的速度进行闪烁的方法来传送数据，因而允许采用现有的照明基础设施，只需稍作改动，比如用照明光LED来替换白炽灯光源，即可既保证光无线通信，又可满足照明的需要。
另外，当电调制解调器采用正交频分复用(OFDM)技术时，能有效地避免光无线信道和有线线缆信道的多径干扰和时延扩展，提高了照明光LED的调制速率。
再有，本发明地光检测器还可以利用太阳能电池板来实现，这样除了能够将已被信息调制的可见光信号即照明光信号转换为电信号外，还能利用照明光能为其所在设备供电。
基于上述特点，本发明不仅适用于室内，还适用于室外。
附图说明
图1是本发明一实施例的照明光无线通信系统结构示意图；
图2a是本发明实施例一的照明光无线通信系统结构功能框图；
图2b是本发明实施例二的照明光无线通信系统结构功能框图；
图2c是本发明实施例三的照明光无线通信系统结构功能框图；
图2d是本发明实施例四的照明光无线通信系统结构功能框图；
图3是光发射器的原理功能框图；
图4是照明光LED驱动电路示例；
图5是光接收器的原理功能框图；
图6是基于OFDM技术的电调制器的原理功能框图；
图7是基于OFDM技术的电解调器的原理功能框图；
图8是图6中OFDM调制器的原理功能框图；
图9是图7中OFDM解调器的原理功能框图；
图10是基于直接序列扩频(DS)技术的电调制器的原理功能框图；
图11是基于DS技术的电解调器的原理功能框图；
图12是基于调频扩频(FH)技术的电调制器的原理功能框图；
图13是基于FH技术的电解调器的原理功能框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步地详细说明。
图1是本发明一实施例的照明光无线通信系统结构示意图。照明通信设备接收远端通信设备的信源信号，通过光的方式与通信终端进行无线通信，同时，由于照明通信设备所发出或接收的光是照明光，因而，其既可作为无线通信的光源，又可用于照明。
图2a所示为本发明实施例一的照明光无线通信系统结构功能框图。参见图1和图2a，该照明光无线通信系统用于照明以及与远端通信设备110进行通信。该系统包含照明通信装置120、照明通信终端130和通信终端140，其中，照明通信装置120用于通过有线线缆接收来自远端通信设备110的信源信号；将接收到的信源信号转换为光信号，并以光信号的方式进行无线传输，或者，接收光信号，将接收到的光信号转换为电信号，通过有线线缆传送给远端通信设备110；且所述照明通信装置120接收或发送的光信号之一或两者均为照明光，且该照明光的闪烁速度是人眼无法感知的；照明通信终端130用于将接收到的光信号转换为电信号后传送给通信终端140，或者，将来自通信终端140的待发送电信号转换为光信号后无线传输给照明通信装置120；通信终端140用于接收来自照明通信终端130的电信号，进行相应处理，或将处理后的电信号发送给照明通信终端130。这样，照明通信装置120发出的光既可以用作为光无线通信光源，又可以作为照明的光源。
也就是说，如果定义照明通信装置120到通信终端140的方向为下行；通信终端140到照明通信装置120的方向为上行，那么上下行中至少有一条线路应用照明光进行无线传输，当然，上下行均用照明光进行传输也是可以的。这样，照明通信装置120发出或接收到的光既可以用作为光无线通信光源，又可以作为照明的光源。照明通信装置120可以利用配备照明光LED的室外大型显示屏、照明设备、信号灯和汽车前灯等闪光的方法对信源信号进行调制和光无线传输，照明通信终端130则利用光敏二极管等光传感器接收光线，并获得信息。白光即照明光可以以人眼无法感测的速度进行闪烁的方法来传送数据，因而允许采用现有的照明基础设施，只需稍作改动，比如用照明光LED来替换白炽灯光源，既保证光无线通信，又可满足照明的需要。当然，该照明光也可以以明暗变换的方式来传输数据。本文所说的照明光LED也可称为白光LED或白色LED。
在图1中，照明通信终端130位于通信终端140的内部，当然照明通信终端130也可以位于通信终端140的外部，这样，两者分别独立存在，此时，一个照明通信终端130可以为一个或多个通信终端140提供服务，即此时一个照明通信终端130可以与一个或一个以上通信终端140之间进行有线或无线传输。
参见图2a，上述照明通信装置120中包括光发射器121、光接收器122，有线接口接收单元123和有线接口发送单元124，其中，有线接口接收单元123通过有线线缆将来自远端通信设备110的信源信号转换为光发射器121能够识别的信号后传送给光发射器121，光发射器121用于将接收到的信源信号转换为光信号，并以光信号的方式进行无线传输；光接收器122用于接收来自照明通信终端130的光信号，将接收到的光信号转换为电信号，传递给有线接口发送单元124，由有线接口发送单元124将接收到的信号通过有线线缆传送给远端通信设备110。
参见图2a，上述照明通信终端130中包括光接收器131，光发射器132、电解调器133和电调制器134，其中，光接收器131用于将接收到的光信号转换为电信号后传送给电解调器133；电解调器133用于对接收到的信号做解调处理后，传送给通信终端140；电调制器134用于对来自通信终端140的信号做调制处理后，发送给光发射器132；光发射器132用于将接收到的来自电调制器134的信号转换为光信号，进行无线传输。
参见图2a，上述远端通信设备110中包含核心处理单元111，电调制器112，电解调器113，有线接口发送单元114和有线接口接收单元115，其中，核心处理单元111用于接收或产生信源信号，将该信源信号发送给电调制器112，或者，用于对来自电解调器113的信号进行处理，电调制器112用于对来自核心处理单元111的信号做调制处理后，发送给有线接口发送单元114，有线接口发送单元114通过有线线缆将接收到的信号传送给照明通信装置120；有线接口接收单元115通过有线线缆将接收自照明通信装置120的信号，并将该信号传送给电解调器113，电解调器113对接收到的信号做解调处理后，传送给核心处理单元111。
参见图2b，其是本发明实施例二的照明光无线通信系统结构功能框图，其与图2a所示实施例的区别是：在图2a中，远端通信设备110和照明通信装置120之间通过有线线缆的方式实现传输，在图2b中，远端通信设备110和照明通信装置120之间通过无线方式实现传输，其余均与图2a所示实施例相同。也就是说，如果将所有接口单元分为接口发送单元和接口接收单元两大类，则在图2a中，所述接口发送单元和接口接收单元分别为有线接口发送单元和有线接口接收单元，在图2b中，所述接口发送单元和接口接收单元分别为无线接口发送单元和无线接口接收单元，其余相同之处不再赘述。
参见图2c，其是本发明实施例三的照明光无线通信系统结构功能框图，其与图2a所示实施例的区别是：将照明通信终端130内的电解调器和电调制器移至通信照明装置120内，此时，通信照明装置120和明通信终端130的内部结构及完成的操作如下：
照明通信装置120中包括光发射器121、光接收器122、有线接口接收单元123、有线接口发送单元124，电调制器126和电解调器125。有线接口接收单元123用于接收来自远端通信设备110的信源信号，并将该信号转换为电解调器125能够识别的信号后传送给电解调器125；电解调器125对接收到的信号做解调处理后传送给光发射器121；光发射器121将接收到的信号转换为光信号，并以光信号的方式进行无线传输。光接收器122接收来自照明通信终端的光信号，将接收到的光信号转换为电信号，传送给电调制器126；电调制器126对接收到的信号做调制处理后发送给有线接口发送单元124；由有线接口发送单元124将接收到的信号传送给远端通信设备110。
照明通信终端130中包括光发射器132和光接收器131。光接收器131将接收到的光信号转换为电信号后传送给通信终端140；光发射器132将接收到的来自通信终端140的信号转换为光信号，以光信号的方式进行无线传输。
参见图2d，其是本发明实施例四的照明光无线通信系统结构功能框图，其与图2c所示实施例的区别是：在图2c中，远端通信设备110和照明通信装置120之间通过有线线缆的方式实现传输，在图2d中，远端通信设备110和照明通信装置120之间通过无线的方式实现传输，其余均与图2c所示实施例相同。也就是说，在图2c中，所述接口发送单元和接口接收单元分别为有线接口发送单元和有线接口接收单元，在图2d中，所述接口发送单元和接口接收单元分别为无线接口发送单元和无线接口接收单元。
以上所述所有有线接口接收单元主要由阻抗匹配电路和前置放大器构成，阻抗匹配电路用于内部通信单元与有线线缆间进行阻抗变换和适配，前置放大器用于对信号进行前置放大处理。以上所述所有无线接口接收单元主要由接收天线和无线接收机构成，用于对无线信号进行接收处理，如低躁放大和下变频处理。
类似的，以上所述所有有线接口发送单元主要由阻抗匹配电路和功率放大器构成，阻抗匹配电路用于内部通信单元与有线线缆间进行阻抗变换和适配，功率放大器用于对信号进行功率放大处理。以上所述所有无线接口发送单元主要由发射天线和无线发射机构成，用于对无线信号进行发射上变频处理和功率放大处理。
参见图2a～图2d，图中所有的光发射器其实际是相同的，都是基于LED或LED阵列的光发射器，参见图3，光发射器中包括滤波器310，驱动电路320，LED或LED阵列330。滤波器310用于滤除信号外噪声；驱动电路320用于接收滤波器的输出信号，产生正向电流通过组件，对LED或LED阵列330提供直流偏置；LED或LED阵列330用于根据输入信号进行光强度调制，通过光信号进行无线传输。当然，如果光发射器中不包括滤波器310也是成立的，只是这样会有干扰，效果不好。
如果光无线通信系统采用频分双工模式(FDD)的方式，则对于本发明的照明通信终端和照明通信装置中的光发射器而言，两者中的一个为照明光发射器，另一个为红外光发射器；如果光无线通信系统采用时分双工模式(TDD)的方式，则对于本发明的照明通信终端和照明通信装置中的光发射器而言，两者可以皆为照明光发射器，或者其中一个为照明光发射器，另一个为红外光发射器。红外光发射器和照明光发射器的差别主要是所采用的LED不同，红外光发射器采用红外LED，而照明光发射器采用照明光LED或照明光LED阵列，也就是说，对于照明光LED或照明光LED阵列，其不仅用于以光的形式传输数据，还用于照明。
照明光LED(或照明光LED阵列)发射的可见光波长范围为380nm～780nm，输入的调制信号通过引起照明光LED的导通电流的变化，进行直接光强度调制(Intensity Modulation)。
照明光LED(或照明光LED阵列)驱动电路的主要目标是产生正向电流通过组件，这可采用恒压源或恒流源来实现。
图4(a)是成本最低的解决方案，它将照明光LED串联一个镇流电阻(RB)，再于电路的两端加上恒压源。由于镇流电阻会限制通过的电流，而照明光LED的非线性V-I曲线也会让这种方法的稳流能力非常差；此外，只要外加电压或照明光LED的正向电压(VF)有任何变动，照明光LED的电流都会改变，因而这种照明光LED电流的极端改变会影响显示器亮度，这是许多应用无法接受的。
图4(b)是一种较为理想的解决方案，其采用恒流源的方式来实现。具体为直接针对电流感测电阻的两端电压进行稳压，此时通过照明光LED的电流是由电源供应的参考电压值和电流感测电阻值来决定。绝大多数显示器都需要多个照明光LED，若要灵活地驱动多个照明光LED，应将所有照明光LED串联，确保每颗照明光LED的电流都相同。若要以并联方式推动照明光LED，每个照明光LED都必须串联一个镇流电阻，避免通过它们的电流出现差异，但是这些电阻也会浪费功率，降低电路效率。该方式能避免照明光LED正向电压改变而造成的电流变动，只要使用可控制的恒定正向电流，就能提供可控制的恒定显示亮度。恒流源的产生非常简单，控制器不需将电源输出稳压。
图4(a)和图4(b)只是两种具体的实施方式，在实际操作中还可以采用其他的实现方式，但无论采用那种方式，其本质都是应用恒压源或恒流源来实现。
参见图2a～图2d，图中所有的光接收器其实际也是相同的，参见图5，光接收器包括驱动电路510，光检测器520和滤波器530。光检测器520在驱动电路510的驱动下，接收光信号，并将接收到的光信号转换为电信号后传送给滤波器530；滤波器530用于滤除信号外噪声，并将滤波后的信号传送给电解调器。当然，如果光接收器中不包括滤波器530也是成立的，只是这样会有干扰，效果不好。
同样的，如果光无线通信系统采用FDD方式，则对本发明的照明通信终端和照明通信装置中的光接收器而言，两者中的一个为照明光接收器，另一个为红外光接收器；如果光无线通信系统采用TDD方式，则对于本发明的照明通信终端和照明通信装置的中光接收器而言，两者可以皆为照明光接收器，或者其中一个为照明光接收器，另一个为红外光接收器。红外光接收器和照明光接收器的差别主要是所采用的光敏二极管不同，红外光接收器采用红外光敏二极管，照明光接收器采用照明光光敏二极管(或称之为白光光敏二极管)。
白光光敏二极管，利用直接检测(Direct Detection)技术将已被信息调制的可见光信号即照明光信号，波长范围为380nm～780nm的信号，转换为电信号，它相当于电通信系统中的检波器。
另外，光检测器也可以用太阳能电池板来实现，太阳能电池板除将已被信息调制的可见光信号，即本发明中波长范围为380nm～780nm的信号，转换为电信号外，还能利用可见光的光能即照明光能为其所在的设备供电。
需要说明的是，对于上下行传输中，至少有一条线路必须采用照明光发射器，以在传输数据的同时实现照明功能，即光发射器121和光发射器132中至少一个采用照明光发射器，相应的，光接收器122和光接收器131要与之相匹配。
参见图2a～图2d，图中所有电调制器和电解调器其实际也是相同的，且可以是基于正交频分复用(OFDM)技术的电调制器和电解调器，也可以是基于扩频技术的电调制器和电解调器，还可以是基于以太网物理层的电调制器和电解调器。当然，实际应用中并不限于此，此仅为几种实施例而已。
参见图6和图7，其分别为基于OFDM技术的电调制器和电解调器的原理功能框图。
参见图6，基于OFDM技术的电调制器包括信道编码单元610，符号映射单元620和OFDM调制器630；其中，信道编码单元610用于接收待发送信号并对该信号进行信道编码处理，之后，由符号映射单元620对经信道编码后的信号作数字调制的星座图符号映射处理，OFDM调制器630用于对经符号映射后的符号作OFDM调制处理。
参见图7，基于OFDM技术的电解调器包括信道解码单元730，符号解映射单元720和OFDM解调器710，其中，OFDM解调器710用于对接收到的信号作OFDM解调处理，符号解映射单元720用于对经OFDM解调后的信号作数字调制的星座图符号解映射处理，信道解码单元730用于对接收到的信号进行信道解码处理。
当照明通信装置120和远端通信设备110间使用有线线缆的方式实现连接，且采用基于OFDM技术的电调制器和电解调器时，如果有线线缆为电话线，则采用数字用户线(xDSL)电调制器和电解调器；如果有线线缆为有线电视(CATV)电缆，则采用电缆(Cable)电调制器和电解调器；如果有线线缆为电源线，则采用电力线通信(PLC)电调制器和电解调器。采用基于OFDM技术的电调制器和电解调器时，其优点是：(1)频谱利用率高，理论上可以达到Shannon信息论的极限；(2)能有效克服符号间干扰(ISI)；(3)能有效抵抗信道衰落，OFDM技术把频率选择性衰落信道划为多个并行的相关的平坦衰落信道，因此采用简单的信道均衡技术就能满足系统性能要求，不需要采用复杂的自适应均衡技术；(4)抗噪声干扰，OFDM对信道噪声干扰的克服是通过子信道分配来实现的；(5)适合高速数据传输。因而，能够抗多径干扰，避免光无线信道和有线线缆信道的时延扩展，提高照明光LED的调制速率。
当照明通信装置120和远端通信设备110间使用有线线缆的方式实现连接，且采用基于扩频技术的电调制器和电解调器时，远端通信设备的电调制器和电解调器可以为基于直接序列扩频(DS：Direct Sequence Spread Spectrum简称直扩)技术的电调制器和电解调器，也可以是基于调频(FH，Frequency Hopping)技术的电调制器和电解调器，还可以是基于跳时(TH：Time Hopping)、线性调频(Chirp)等技术的电调制器和电解调器。采用基于扩频技术的电调制器和电解调器时，其优点是：(1)频谱密度低，对其它系统的电磁干扰小；(2)抗干扰性强，误码率低；(3)具有信息保密性；(4)可以实现码分多址。
下面对基于OFDM技术的电调制器和电解调器做一简介。
图8是图6中OFDM调制器的原理功能框图，通信数据的二进制信息经信道编码后，首先进行数字调制、串并转换(或先进行串并转换，再数字调制)，变为M路并行传输的数据序列{X(k)}，k＝0，1，...N-1，N为子载波个数。快速傅里叶逆变换(IFFT)单元将其转化为时域序列{x(n)}，n＝0，1，...N-1。随后加入循环前缀CP，再经过并串转换后将该序列送往功率放大器。
图9是图7中OFDM解调器的原理功能框图，接收到信号的前置放大器将接收信号放大后，经过删除循环前缀和串并转换处理后，信号表示为{y(n)}，n＝0，1，...N-1，N为子载波个数。之后进行快速傅里叶变换(FFT)操作后得到频域信号{Y(k)}，k＝0，1，...N-1。然后，做数字解调和并串转换(或先进行并串转换和再数字解调)处理，信道解码后得到通信数据的二进制信息。
下面对基于扩频技术的电调制器和电解调器做一简介。
参见图10和图11，其分别为基于DS技术的电调制器和电解调器的原理功能框图。
参见图10，基于DS技术的调制器(该方式频谱的扩展是直接由高码率的扩频码序列进行调制而得到的)：发送端输入的携带共存协商信令的二进制信息，经信道编码后，由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制以展宽信号的频谱，再经过数字调制器进行调制处理后，发送出去。扩频码序列可采用伪随机码(PN码)序列，该序列有较优良的自相关和互相关特性。
参见图11，基于DS技术的解调器：在接收端收到的含有噪声的宽带信息信号，先经过数字解调，然后通过本地产生的与发送端相同的扩频码序列进行扩频解调，再经过窄带滤波器、信道解码，恢复出携带共存协商信令的二进制信息。
参见图12和图13，其分别为基于FH技术的电调制器和电解调器的原理功能框图。
参见图12，基于FH技术的调制器：发送端输入的携带共存协商信令的二进制信息，经信道编码后，再经过数字调制器进行调制处理，然后数字调制器和由扩频码发生器产生的扩频码序列控制的频率合成器的输出频率进行混频，以展宽信号的频谱，之后发送出去。扩频码序列可采用伪随机码(PN码)序列，该序列有较优良的自相关和互相关特性。
参见图13，基于FH技术的电解调器：在接收端收到的含有噪声的宽带信息信号，先经过数字解调，然后数字解调单元的输出和由本地产生的与发送端相同的扩频码序列进行控制的频率合成器的输出频率进行混频，再经过信道解码，恢复出携带共存协商信令的二进制信息。
以上所述通信终端包括但不限于电脑，手机，传真机，电话，PDA，，网络电视等，远端通信设备包括但不限于电脑，手机，传真机，电话，PDA，网络电视等，其中，远端通信设备与通信终端可以是相同的设备也可以是不同的设备。
通过以上实现方案可以看出，本发明除家庭应用，还特别适合于以下应用场景：在有强电磁干扰的场所；一些不宜布线的场所，比如在具有纪念意义的古建筑，危险性大的工厂、车间；在走线成本高、施工难度大或经市政部门审批困难的场合，如马路两侧建筑物之间；一些临时性的场所，如展览厅、短期租用的商务办公室；一些具有移动性的场合，如使用便携电脑的交易大厅等。可见，无论室内室外均适用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种照明光无线通信系统，用于照明以及与远端通信设备进行通信，其特征在于，该系统包含照明通信装置，照明通信终端和通信终端，其中，
所述照明通信装置，用于接收来自远端通信设备的信源信号；将接收到的信源信号转换为光信号，并以光信号的方式进行无线传输，或者，接收光信号，将接收到的光信号转换为电信号，传送给远端通信设备；其中，所述照明通信装置接收或发送的光信号之一或两者均为照明光；
所述照明通信终端，用于将接收到的光信号转换为电信号后传送给通信终端，或者，将来自通信终端的待发送电信号转换为光信号后无线传输给照明通信装置；
所述通信终端，用于接收来自照明通信终端的电信号，进行相应处理，或将处理后的电信号发送给照明通信终端；
其中，所述照明光为白光LED发出的白光；
其中，所述照明通信装置中包括光发射器、光接收器、接口接收单元和接口发送单元，其中，
所述接口接收单元，用于接收来自远端通信设备的信源信号，并将该信号转换为光发射器能够识别的信号后传送给光发射器；
所述光发射器，用于将接收到的信号转换为光信号，并以光信号的方式进行无线传输；
所述光接收器，用于接收来自照明通信终端的光信号，将接收到的光信号转换为电信号，传送给接口发送单元；
所述接口发送单元，将接收到的信号传送给远端通信设备；
其中，所述照明通信终端中包括光发射器、电解调器、电调制器和光接收器，
所述光接收器，用于将接收到的光信号转换为电信号后传送给电解调器；
所述电解调器，用于对接收到的信号做解调处理后传送给通信终端；
所述电调制器，用于对来自通信终端的信号做调制处理后发送给光发射器；
所述光发射器，用于将接收到的来自电调制器的信号转换为光信号，以光信号的方式进行无线传输；
其中，远端通信设备中包含核心处理单元，电调制器，电解调器，接口发 送单元和接口接收单元，其中，
所述核心处理单元，用于接收或产生信源信号，将该信源信号发送给电调制器，或者，用于对来自电解调器的信号进行处理；
所述电调制器，用于对来自核心处理单元的信号做调制处理后，发送给接口发送单元；
所述接口发送单元，用于将接收到的信号传送给照明通信装置；
所述接口接收单元，用于将来自照明通信装置的信号传送给电解调器；
所述电解调器，用于对接收到的信号做解调处理后，传送给核心处理单元；
其中，所述电调制器为基于正交频分复用OFDM技术的电调制器；所述电解调器为基于OFDM技术的电解调器。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光发射器为基于发光二极管LED或LED阵列的光发射器。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述基于LED或LED阵列的光发射器至少包括驱动电路和LED或LED阵列；其中，
所述驱动电路，用于对信号进行驱动，对LED或LED阵列提供直流偏置；
所述LED或LED阵列，用于根据输入信号进行光强度调制，通过光信号进行无线传输。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述基于LED或LED阵列的光发射器进一步包括滤波器，其中，所述滤波器，用于滤除信号外噪声，并将滤波后的信号传送给驱动电路。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述LED或LED阵列为照明光LED或LED阵列；
当所述LED或LED阵列为照明光LED或LED阵列时，该LED或LED阵列进一步用于照明。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光接收器包括驱动电路，光检测器，滤波器，
所述驱动电路，用于驱动光检测器，对光检测器提供直流偏置；所述光检测器在驱动电路的驱动下，接收光信号，并将接收到的光信号转换为电信号后传送给滤波器；所述滤波器，用于滤除信号外噪声，并将滤波后的信号传送给 电解调器；
所述光检测器为红外光检测器或照明光检测器。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述光检测器为光敏二极管或太阳能电池板；
当所述光信号为照明光时，所述光敏二极管为照明光光敏二极管，且所述照明光的波长范围为380～780nm。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接口接收单元为有线接口接收单元，所述接口发送单元为有线接口发送单元；或者，所述接口接收单元为无线接口接收单元，所述接口发送单元为无线接口发送单元。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述核心处理单元为电脑，或手机，或固定电话，或传真机，或PDA，或网络电视。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述基于OFDM技术的电调制器包括信道编码单元，符号映射单元，OFDM调制器；其中，信道编码单元用于接收待发送信号并对该信号进行信道编码处理，符号映射单元用于对经信道编码后的信号作数字调制的星座图符号映射处理，OFDM调制器用于对经符号映射后的符号作OFDM调制处理；
所述基于OFDM技术的电解调器包括，信道解码单元，符号解映射单元，OFDM解调器，其中，OFDM解调器用于对接收到的信号作OFDM解调处理，符号解映射单元用于对经OFDM解调后的信号作数字调制的星座图符号解映射处理，信道解码单元用于对接收到的信号进行信道解码处理。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述基于OFDM技术的电调制器为数字用户线xDSL电调制器，或电缆Cable电调制器，或电力线通信PLC电调制器；
所述基于OFDM技术的电解调器为xDSL电解调器，或Cable电解调器，或PLC电解调器。
12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，当所述接口接收单元为有线接口接收单元，接口发送单元为有线接口发送单元时，所述照明通信装置与远端通信设备直接通过有线线缆的方式实现连接，且所述有线线缆为电话线，或CATV电缆，或以太网线，或电源线。 
13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述照明通信终端位于通信终端内部，或通信终端外部；
当照明通信终端位于通信终端外部时，一个照明通信终端与一个或一个以上通信终端之间进行有线或无线传输。
14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信终端为电脑，或手机，或传真机，或固定电话，或PDA，或网络电视。 
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