本發明涉及可見光通信系統，特別設計一種基于空間劃分多通道分光束流裝置VLC系統及實現方法。

背景技術：

VLC技術，作為一種利用發光設備發出高速明亮閃爍光信號來實現信息傳輸的新興無線通信技術，具有綠色環保、無電磁干擾、數據傳輸速率大、功耗低、安全性能高等優點。

VLC通信系統雖具有很多優勢，但是其整體通信性能存在不足，為了優化VLC通信系統，國內外業界提出了很多解決方案，如采取OFDM、QAM、WDM、MIMO等技術措施，同時，研究者在為實現精準的點對點通信鏈路上進行了很多研究，然而，這種VLC系統只能建立單個目標終端的通信鏈路，無法同時與多個通信終端進行連接。

技術實現要素：

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種基于空間劃分多通道分光束流裝置的VLC系統，該系統不僅具有綠色環保、無電磁干擾、數據傳輸速率大、功耗低、成本低、安全性高等優點，而且其可同時與多個通信終端進行連接。

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的另一目的在于提供一種基于空間劃分多通道分光束流裝置的VLC系統的實現方法。

本發明的首要目的通過以下技術方案實現：一種基于空間劃分多通道分光束流裝置的VLC系統，包括控制管理模塊10、LED燈具20、分光束流裝置30、多光束通信鏈路40和通信終端50，所述分光束流裝置30包括光束擴展模塊31、第一偏振片32、空間光調制模塊33和第二偏振片模塊34；進一步地，所述第一偏振片32和第二偏振片模塊34對擴展光束進行相位調制；進一步地，所述光束擴展模塊31的一端接收LED燈具20的光束流，所述光束擴展模塊31的另一端輸出擴展平行光；進一步地，所述擴展平行光的尺寸大小根據控制管理模塊10的控制信息進行確定，所述第一偏振片32的一端接收光束擴展模塊31輸出的擴展平行光，所述第一偏振片32的另一端輸出偏振化處理光束，所述空間光調制模塊33的第一個端口接收第一偏振片32輸出的偏振化處理光束，所述空間光調制模塊33的第二個端口輸出動態衍射光束流，所述空間光調制模塊33的第三個端口連接控制管理模塊10，所述第二偏振片模塊34的一端接收空間光調制模塊33輸出的動態衍射光束流，所述第二偏振片模塊34的另一端輸出偏振化處理多光束通信鏈路40到自由空間。

進一步地，所述控制管理模塊10通過通信終端50的位置信息確定多光束通信鏈路40的焦點位置，所述通信終端50是筆記本電腦、智能手機和平板電腦，所述通信系統50通過自帶的閃光燈設備、具有光通信功能的便攜式外接音頻接口設備或具有光通信功能的便攜式外接USB接口設備來進行VLC數據傳輸。

進一步地，所述空間光調制模塊33是具有8位即256級相位調制功能的液晶裝置，所述控制管理模塊10根據菲涅爾透鏡函數控制空間光調制模塊33的狀態轉變，所述空間光調制模塊33具有動態衍射透鏡的功能，所述動態衍射透鏡的功能根據分光束流裝置30接收的控制信息進行調整。

本發明的另一目的通過以下技術方案實現：一種基于空間劃分多通道分光束流裝置的VLC系統的實現方法，包括以下步驟：

步驟1、LED燈具20發射出攜帶數字通信信息的光束，并同時進入光束擴展模塊31，所述光束擴展模塊31將光束擴展為平行光束；

步驟2、擴展光束通過第一偏振片32成為偏振化處理的偏振光；

步驟3、經偏振化處理的偏振光進入空間光調制33，所述空間光調制模塊33接收控制管理模塊10的控制信息并同時對光束進行相位調制處理使其產生動態衍射的效果；

步驟4、經動態衍射后的從空間光調制模塊33發射到第二偏振片34進行進一步的相位調制；

步驟5、相位調制后形成多光束通信鏈路40，所述多光束通信鏈路40為連接終端與內部VLC網絡的通道。

本發明的基于空間劃分多通道分光束流裝置的VLC系統包括：控制管理模塊、分光束流裝置、LED燈具和通信終端，所述通信終端包括筆記本電腦、智能手機和平板電腦等；所述控制管理模塊根據通信終端位置信息控制分光束流焦點的移動，所述分光束流裝置將LED燈光進行擴展和偏振化處理，并同時產生動態衍射效果，得到可供多通信終端連接的可見光通信分光束流。本系統通過分光束流裝置的設計，克服了以往VLC系統點對點、單目標通信終端連接的缺點，優化了VLC系統的整體性能。

與現有技術相比，本發明具有以下優點和有益效果：

1、本發明提出一種基于空間劃分多通道分光束流裝置的VLC系統及方法，與已有VLC系統相比，其可同時與多個通信終端進行連接，突破了以往單目標終端通信的限制。

2、本發明提出的VLC系統通過光學模塊的設計，能有效提高分光束流的能量密度，提高系統信噪比。

3、本發明提出的VLC系統通過對偏振片和光調制模塊對光束進行調制，無需依賴各種復雜的調制技術，動態衍射透鏡模型的實現能有效提高系統的多終端通信性能。

附圖說明

圖1為基于空間劃分多通道分光束流裝置的VLC系統示意圖。

圖2為分光束流裝置示意圖。

圖3為基于空間劃分多通道分光束流裝置的VLC系統實現方法示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。

實施例

如圖1所示，一種基于空間劃分多通道分光束流裝置的VLC系統，包括控制管理模塊10、LED燈具20、分光束流裝置30、多光束通信鏈路40和通信終端50，所述控制管理模塊10主要用于接收通信終端50的位置信息并同時利用菲涅爾透鏡函數對分光束流裝置30進行調控，進而控制分光束流的空間分布狀態；進一步地，所述多光束通信鏈路40具有相似度很夠的動態衍射圖像；進一步地，所述通信終端50是筆記本電腦、智能手機和平板電腦，所述通信系統50通過自帶的閃光燈設備、具有光通信功能的便攜式外接音頻接口設備或具有光通信功能的便攜式外接USB接口設備來進行VLC數據傳輸。

如圖2所示，所述分光束流裝置30包括光束擴展模塊31、第一偏振片32、空間光調制模塊33和第二偏振片模塊34；進一步地，所述光束擴展模塊31接收LED燈具發射的燈光并同時對光束進行擴展處理，使得從光束擴展模塊31輸出的為平行光束；進一步地，所述第一偏振片32和第二偏振片模塊34主要用來協助空間光調制模塊對光束的相位進行調制；進一步地，所述空間光調制模塊33是具有8位即256級相位調制功能的液晶裝置，所述控制管理模塊10根據菲涅爾透鏡函數控制空間光調制模塊33的狀態轉變，所述空間光調制模塊33具有動態衍射透鏡的功能，所述動態衍射透鏡的功能根據分光束流裝置30接收的控制信息進行調整。

如圖3所示，一種基于空間劃分多通道分光束流裝置的VLC系統的實現方法如下：所述LED 20發射出攜帶數字通信信息的光束，并同時進入光束擴展模塊31，所述光束擴展模塊31將光束擴展為平行光束，進一步地，所述擴展光束通過第一偏振片32成為偏振化處理的偏振光，進一步地，經偏振化處理的偏振光進入空間光調制33，所述空間光調制模塊33接收控制管理模塊10的控制信息并同時對光束進行相位調制處理使其產生動態衍射的效果，進一步地，經動態衍射后的從空間光調制模塊33發射到第二偏振片34進行進一步的相位調制，進一步地，相位調制后形成多光束通信鏈路40，所述多光束通信鏈路40是連接終端與內部VLC網絡的通道。

上述實施例僅為本發明的一種實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。