引言

　　  目前，用于室內計算機數據通信的無線接入網技術主要有藍牙、紅外和HomeRF等。從傳輸速率來看，藍牙為1Mbps，FIR標準的紅外線可以達到4Mbps (未來的VFIR標準紅外線將達到16Mbps);HomeRF的傳輸速率只有1Mbps~2Mbps(FCC建議增加到8Mbps~11Mbps)。而且，它們的實際測試速度都與理論值之間有不小的差距，僅可以滿足對速度要求不高的無線接入網技術。然而，實際應用對速度的要求越來越高，為了適應高速無線接入網技術，滿足大容量的高速數據傳輸要求，專家學者們正在研究更高傳輸速率的無線接入網技術。計算機USB接口和無線光通信技術的結合將為計算機提供高速的無線接入。

　　  可見光無線接入系統

　　  無線光通信是在無線電通信基礎上向更高射頻頻率的延伸，與無線電通信相比，無線光通信有著更加明顯的優點，如帶寬更寬、容量更大、安全保密性更高、不受無線電頻段電磁波的干擾等，而且頻譜資源無需頻率使用許可證。由于具有以上優勢，再加上實現高速無線網絡的要求，無線光通信越來越受到關注和重視。由于USB快速、方便、簡單，將外部設備與計算機相連時，USB接口已經成為最優先的選擇。通過USB接口，利用無線光通信可實現高速的無線接入網技術。基于USB接口的可見光無線通信系統原理框圖如圖1所示，系統由三大部分構成：

　　  1.接口電路，連接計算機和光收發機，將來自計算機USB的信號變換成適合發射電路調制的信號，同時將接收電路送來的信號變換成USB信號送給計算機，實現高速率的無線雙工通信。

　  　2.光發射電路，將經過USB接口電路處理過的信號進行編碼調制，調制過的信號再經放大后送入調制光源——可見光激光器(LD)，使其發出被編碼電信號調制的可見光光脈沖信號(這個過程稱之為電光轉換，即E/O轉換)，最后經光學天線發射到大氣信道中。

　　  3.光接收電路，通過光學天線把發送端發送來的光脈沖信號會聚到光電檢測器(APD)，將接收的光信號轉換成電信號(這個過程稱之為光電轉換，即O/E轉換)，轉換過來的微弱電信號經過放大解調后送給USB接口電路。

　　  電路系統設計

　　  橋接電路

　　  橋接電路的作用是使計算機和后面的收發系統協調工作。在圖1中，脈碼調制/解調電路和接口電路可以集成在一個稱為橋接器的芯片里面。USB接口信號屬于總線型信號，這種數據電平不是通信中所要求的脈沖波形，即不是通信中的基帶信號，所以，必須把它轉換成諸如 TTL電平形式的基帶信號后才可以作為調制信號。橋接電路的主要任務就是完成這種轉換;當計算機接收數據時，橋接器的主要功能與發送數據時相反。

　　  計算機進行高速數據傳輸時，其傳輸速率的高低與橋接器的轉換速率息息相關，所以，選擇并設計好橋接器及其外圍電路至關重要，通過軟硬件的控制去配合USB的不同速率形式(USB2.0有低速、全速和高速三種速率形式)。這里，選用了STIR4220橋接芯片，其轉換速率可達16Mbps。它是一個低成本、低功耗、USB到紅外光(完全可以用于可見光信號)傳輸的橋接控制器件。它完成PC USB接口數據與光信號之間的轉換，令光調制信號通過USB口與計算機進行無線數據通信，主要解決以下三方面的問題：信號形式的轉換——差分信號/TTL 電平信號的轉換;編碼方式的轉換——PPM編碼/USB的反向NRZI差分碼的轉換;傳輸速率的轉換——USB相應速率/16Mbps速率的轉換，這些是高速無線光通信實現的橋梁。

　　  發射電路

　　  發射機是無線接入網技術通信的重要組成部分，它的功能是將電信號轉換成光信號發送出去，主要由光源和驅動電路組成。在系統設計中選用的驅動器為Maxim公司的MAX3905光通信驅動芯片，其傳輸速率為8Mbps~150Mbps。它有兩個輸入緩沖器電路，一個是為差分數據設計的輸入端(IN+和IN-)，另一個是為TTL電平信號單端輸入的緩沖器。二者受DIFF端電平的控制，當DIFF端懸空(高電平)時，選擇 TTL單端輸入;當DIFF端接地(低電平)時，選擇的是差分輸入，在本設計中選用TTL單端輸入。該芯片還包含輸入緩沖器、緩沖輸入控制器、信號檢測器、溫控器、調制電流發生器、偏置電流發生器、輸出驅動器等電路。MAX3905在電路設計、布局、尺寸(小)、性能、功能等方面是目前相關器件中比較優良的一種。