本發(fā)明涉及一種光通信。特別是涉及一種下行通信方式采用LED發(fā)射可見光，上行通信方式采用LCD反向調(diào)制并反射可見光為通信方式的基于可見光通信的自動(dòng)識別無源標(biāo)簽及其通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

RFID電子標(biāo)簽已逐漸應(yīng)用到識別技術(shù)領(lǐng)域中,RFID電子標(biāo)簽主要由標(biāo)簽芯片、讀寫器、數(shù)據(jù)傳輸和處理系統(tǒng)三部分組成。RFID電子標(biāo)簽具有抗干擾能力強(qiáng)、信息量大、非視覺范圍讀寫、壽命長和種類多等優(yōu)點(diǎn)。

但是現(xiàn)有RFID技術(shù)至少存在以下缺點(diǎn)和不足:1、普通無源RFID標(biāo)簽本身不能產(chǎn)生能量，需要功率很大的讀寫器為標(biāo)簽提供能量,因此無源RFID電磁輻射大、易造成環(huán)境電磁污染。并且它所發(fā)送的數(shù)據(jù)信號是根據(jù)雷達(dá)反射回波的原理實(shí)現(xiàn)的，返回信號非常微弱，極易受到干擾。2、超高頻(UHF)RFID讀取器在距離人體非常近的時(shí)候會(huì)對人體健康有潛在危害，某些特殊人群的應(yīng)用中如孕婦、嬰兒的可穿戴設(shè)備，某些有精密儀器的地方的應(yīng)用存在很大的局限性。3、RFID大功率電磁效應(yīng)會(huì)使金屬物品發(fā)熱，不能應(yīng)用在危險(xiǎn)物品的管理中。

新興的可見光通信(VLC：Visible Light Communication)技術(shù),其發(fā)射級采用照明電源傳遞數(shù)據(jù)調(diào)制的光信號,接收級采用光探測器和光接收機(jī)解調(diào)光信號得到傳遞的數(shù)據(jù)?？梢姽馔ㄐ艑θ梭w無害已初步應(yīng)用于室內(nèi)通信。其優(yōu)點(diǎn)如下：(l)可見光通信技術(shù)采用的光源波長位于對人眼無害的可見光波段，不存在電磁輻射，適用于射頻敏感領(lǐng)域。(2)可見光通信技術(shù)由于采用照明光源作為信號源，只要光照得到的地方均可進(jìn)行通信，獨(dú)立空間內(nèi)頻帶可以重復(fù)利用，沒有通信盲區(qū)。(3)可見光通信技術(shù)，利用的是照明光源，與自然光一致，因此一般情況下無需限制發(fā)射功率。(4)無需申請無線電頻譜，無須政府許可，便攜性強(qiáng)，便于維護(hù)，適合在智能家居、智能交通等領(lǐng)域應(yīng)用。(5)適合信息安全領(lǐng)域應(yīng)用。只要有可見光不能透過的障礙物阻擋，半導(dǎo)體照明信息網(wǎng)內(nèi)的信息就不會(huì)外泄。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種具有雙向可見光通信方式和具有存儲(chǔ)功能的基于可見光通信的自動(dòng)識別無源標(biāo)簽及其通信系統(tǒng)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于可見光通信的自動(dòng)識別無源標(biāo)簽，包括有光電池，與所述光電池相連的標(biāo)簽芯片，以及與所述標(biāo)簽芯片輸出相連用于發(fā)射光信號的LCD液晶屏。

所述標(biāo)簽芯片包括有輸入端通過電容連接所述光電池的光接收機(jī)，以及輸入端通過電感連接所述光電池的電源管理電路，其中，所述電源管理電路的輸出連接所述光接收機(jī)，所述光接收機(jī)的輸出依次串接數(shù)字基帶、數(shù)控開關(guān)和反向調(diào)制電路，所述反向調(diào)制電路的輸出連接所述LCD液晶屏，所述數(shù)字基帶還雙向連接存儲(chǔ)器。

所述光接收機(jī)包括有依次串接的輸入端通過電容連接所述光電池的跨阻放大器、限幅放大器和比較器，其中，所述比較器的輸出端連接所述數(shù)字基帶的輸入端。

一種具有基于可見光通信的自動(dòng)識別無源標(biāo)簽的通信系統(tǒng)，包括讀寫器，還包括有用于接收所述讀寫器所發(fā)出的光、并將本身信息反射給所述讀寫器的自動(dòng)識別無源標(biāo)簽，其中，所述讀寫器中用于向自動(dòng)識別無源標(biāo)簽發(fā)光的發(fā)光部件為發(fā)光二極管，所述讀寫器中用于接收自動(dòng)識別無源標(biāo)簽所反射的光信號的接收部分為光電探測器。

所述的讀寫器還包括有：輸入端與所述光電探測器相連的用于對電信號進(jìn)行處理的可見光接收機(jī)，所述可見光接收機(jī)的輸出端通過用于還原原始信號的解調(diào)器連接用于處理數(shù)據(jù)的數(shù)字基帶的輸入端，所述數(shù)字基帶的輸出依次通過用于進(jìn)行信號調(diào)制的調(diào)制器和可見光發(fā)射機(jī)連接所述發(fā)光二極管，所述數(shù)字基帶還分別從外部接收數(shù)據(jù)和向外部發(fā)送數(shù)據(jù)。

所述的自動(dòng)識別無源標(biāo)簽，包括光電池，與所述光電池相連的標(biāo)簽芯片，以及與所述標(biāo)簽芯片輸出相連用于發(fā)射光信號的LCD液晶屏，所述標(biāo)簽芯片包括有輸入端通過電容連接所述光電池的光接收機(jī)，以及輸入端通過電感連接所述光電池的電源管理電路，其中，所述電源管理電路的輸出連接所述光接收機(jī)，所述光接收機(jī)的輸出依次串接數(shù)字基帶、數(shù)控開關(guān)和反向調(diào)制電路，所述反向調(diào)制電路的輸出連接所述LCD液晶屏，所述數(shù)字基帶還雙向連接存儲(chǔ)器。

所述光接收機(jī)包括有依次串接的輸入端通過電容連接所述光電池的跨阻放大器、限幅放大器和比較器，其中，所述限幅放大器的輸入端還連接所述電源管理電路的輸出端，所述比較器的輸出端連接所述數(shù)字基帶的輸入端。

本發(fā)明的一種基于可見光通信的自動(dòng)識別無源標(biāo)簽及其通信系統(tǒng)，具有雙向可見光通信性質(zhì)，且具有存儲(chǔ)功能?？衫每梢姽馔ㄐ诺墓赓Y源為電子標(biāo)簽提供能量，以實(shí)現(xiàn)無源工作，同時(shí)還具有光通信無電磁輻射的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的標(biāo)簽屬于無源標(biāo)簽，有著壽命長，免更換電池維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，具有可存儲(chǔ)、可修改數(shù)據(jù)、可重復(fù)使用、保密性強(qiáng)等紙質(zhì)標(biāo)簽所沒有的功能，可以成為紙質(zhì)標(biāo)簽的升級產(chǎn)品。本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)是：

1、本發(fā)明提出了基于可見光通信的自動(dòng)識別無源標(biāo)簽的一種雙向可見光通信系統(tǒng)，這系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了標(biāo)簽的雙向可見光通信，克服了普通無源RFID電磁輻射大、易造成環(huán)境電磁污染、應(yīng)用場景受限制等缺點(diǎn)。

2、所述通信系統(tǒng)由于減小了讀寫器的輻射功率從而減小了讀寫器的尺寸，降低成本。

3、所述可見光通信的自動(dòng)識別標(biāo)簽中LCD功耗很低，完全可以由光電池借助環(huán)境光能或讀寫器LED發(fā)射的能量供電，做到了節(jié)能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于可見光通信的自動(dòng)識別無源標(biāo)簽的電路構(gòu)成框圖；

圖2是本發(fā)明基于可見光通信的自動(dòng)識別無源標(biāo)簽的通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是基于可見光通信的自動(dòng)識別無源標(biāo)簽的通信系統(tǒng)中讀寫器的結(jié)構(gòu)框圖。

圖中

1：讀寫器 2：自動(dòng)識別無源標(biāo)簽

3：光電池 4：LCD液晶屏

5：標(biāo)簽芯片 11：發(fā)光二極管

12：光電探測器 51：光接收機(jī)

52：電源管理電路 53：數(shù)字基帶

54：數(shù)控開關(guān) 55：反向調(diào)制電路

56：存儲(chǔ)器 511：跨阻放大器

512：限幅放大器 513：比較器

13：可見光接收機(jī) 14：解調(diào)器

15：數(shù)字基帶 16：調(diào)制器

17：可見光發(fā)射機(jī)

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的一種基于可見光通信的自動(dòng)識別無源標(biāo)簽及其通信系統(tǒng)做出詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明的一種基于可見光通信的自動(dòng)識別無源標(biāo)簽，標(biāo)簽的接收信號采用光通信模式，發(fā)射信號采用LCD調(diào)制反射模式。具體包括有光電池3，與所述光電池3相連的標(biāo)簽芯片5，以及與所述標(biāo)簽芯片5輸出相連用于發(fā)射光信號的LCD液晶屏4。所述的LCD液晶屏4可以采用調(diào)制功耗更小、電量較小且具有通電透光不通電不透光的液晶光閥，所述光閥在后側(cè)鍍有高反射鏡面膜，尺寸在厘米級通斷電壓在3V以下，耗電功率在1W以下。將入射到自動(dòng)識別無源標(biāo)簽上的光調(diào)制反射出去，最終實(shí)現(xiàn)無源標(biāo)簽的雙向通信。

所述標(biāo)簽芯片5包括有輸入端通過電容C連接所述光電池3的光接收機(jī)51，以及輸入端通過電感L連接所述光電池3的電源管理電路52，其中，所述電源管理電路52的輸出連接所述光接收機(jī)51，所述光接收機(jī)51的輸出依次串接數(shù)字基帶53、數(shù)控開關(guān)54和反向調(diào)制電路55，所述反向調(diào)制電路55的輸出連接所述LCD液晶屏4，所述數(shù)字基帶53還雙向連接存儲(chǔ)器56。所述數(shù)字基帶53、存儲(chǔ)器56、數(shù)控開關(guān)54、反向調(diào)制電路55均采用傳統(tǒng)RFID技術(shù)。經(jīng)讀寫器LED 1發(fā)射持續(xù)光為光電池提供能量同時(shí)也為標(biāo)簽表面LCD反射提供光源，也可通過閃爍向光電池發(fā)射信號。所述的光電池可以采用外置分離太陽能電池，所述太陽能電池的材料又可以采用多晶硅或單晶硅或砷化嫁。太陽能電池在滿足為整體標(biāo)簽穩(wěn)定供電的前提下,盡量選取尺寸最小的太陽能電池。

所述光接收機(jī)51采用傳統(tǒng)可見光通信中光接收機(jī)模塊(跨阻放大器(TIA)、限幅放大器、比較器)，所述光接收機(jī)51具體包括有依次串接的輸入端通過電容C連接所述光電池3的跨阻放大器511、限幅放大器512和比較器513，其中，所述限幅放大器512的輸入端還連接所述電源管理電路52的輸出端，所述比較器513的輸出端連接所述數(shù)字基帶53的輸入端。

當(dāng)本發(fā)明的基于可見光通信的自動(dòng)識別無源標(biāo)簽接收到攜有光信號的可見光照時(shí),一方面太陽能電池將光能轉(zhuǎn)化成電能輸入到電源管理系統(tǒng),電源管理電路采用CMOS工藝集成到標(biāo)簽芯片中，其功能不僅在于將太陽能電池輸入的不穩(wěn)定的電源電壓，轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的電源電壓并有效、合理、穩(wěn)定的為標(biāo)簽芯片內(nèi)部各個(gè)模塊提供能量。同時(shí)電源管理電路也包含與之相匹配的電源存儲(chǔ)模塊，用于在接受弱光信號時(shí)為標(biāo)簽芯片提供穩(wěn)定的電源。另一方面，太陽能電池光信號轉(zhuǎn)化成電信號輸入給電容，由于電容具有去直通交的特性，可以通過合理的選取電容以將獲得太陽能電池輸出中的交流電信號并將其輸入到光接收機(jī)中，實(shí)現(xiàn)可見光信號到電信號的轉(zhuǎn)化過程。

如圖2所示，本發(fā)明的一種具有基于可見光通信的自動(dòng)識別無源標(biāo)簽的通信系統(tǒng)，其下行通信方式采用LED的可見光的通信方式，上行通信方式采用LCD反向調(diào)制并反射可見光的方式。包括讀寫器1，還包括有用于接收所述讀寫器1所發(fā)出的光、并將本身信息反射給所述讀寫器1的自動(dòng)識別無源標(biāo)簽2，其中，所述讀寫器1中用于向自動(dòng)識別無源標(biāo)簽2發(fā)光的發(fā)光部件為發(fā)光二極管11，所述讀寫器1中用于接收自動(dòng)識別無源標(biāo)簽2所反射的光信號的接收部分為光電探測器12。

如圖3所示，所述的讀寫器1還包括有：輸入端與所述光電探測器12相連的用于對電信號進(jìn)行處理的可見光接收機(jī)13，所述可見光接收機(jī)13的輸出端通過用于還原原始信號的解調(diào)器14連接用于處理數(shù)據(jù)的數(shù)字基帶15的輸入端，所述數(shù)字基帶15的輸出依次通過用于進(jìn)行信號調(diào)制的調(diào)制器16和可見光發(fā)射機(jī)17連接所述發(fā)光二極管11，所述數(shù)字基帶15還分別從外部接收數(shù)據(jù)A和向外部發(fā)送數(shù)據(jù)B。

所述讀寫器1的工作原理：光電探測器12將光信號轉(zhuǎn)變成電信號經(jīng)過可見光接收機(jī)13處理，再經(jīng)過解調(diào)器14還原出原始信號輸入到數(shù)字基帶15進(jìn)而輸出存儲(chǔ)；讀寫器向外發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)字基帶處理在調(diào)制器16處進(jìn)行信號調(diào)制，被調(diào)制信號經(jīng)過可見光發(fā)射機(jī)17使發(fā)光二極管11閃爍向外發(fā)射可見光信號。

所述的自動(dòng)識別無源標(biāo)簽2，包括有光電池3，與所述光電池3相連的標(biāo)簽芯片5，以及與所述標(biāo)簽芯片5輸出相連用于發(fā)射光信號的LCD液晶屏4，所述標(biāo)簽芯片5包括有輸入端通過電容C連接所述光電池3的光接收機(jī)51，以及輸入端通過電感L連接所述光電池3的電源管理電路52，其中，所述電源管理電路52的輸出連接所述光接收機(jī)51，所述光接收機(jī)51的輸出依次串接數(shù)字基帶53、數(shù)控開關(guān)54和反向調(diào)制電路55，所述反向調(diào)制電路55的輸出連接所述LCD液晶屏4，所述數(shù)字基帶53還雙向連接存儲(chǔ)器56。所述光接收機(jī)51包括有依次串接的輸入端通過電容C連接所述光電池3的跨阻放大器551、限幅放大器512和比較器513，其中，所述限幅放大器512的輸入端還連接所述電源管理電路52的輸出端，所述比較器513的輸出端連接所述數(shù)字基帶53的輸入端。