一種可見光通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種可見光通信系統(tǒng)，其發(fā)端控制處理單元包括外網(wǎng)接口、發(fā)端處理器、發(fā)端控制器、發(fā)端調制電路、發(fā)端解調電路和接收放大器。光陣列單元包括驅動電路、紅外接收器和3組由白光LED光源和RBG光LED光源構成的LED光源。移動終端包括濾波片組合、透鏡、光電檢測器、跨阻放大器、自動增益電路、低噪聲放大器、濾波電路、限幅放大器、終端解調電路、終端控制器、終端處理器、終端調制電路和紅外發(fā)送管。本實用新型能夠達到區(qū)域間自動鏈路轉移和照明通信的功能，使得接收設備持續(xù)通信的跨區(qū)域連續(xù)性，照明需求的兼容性和綠色通信的節(jié)能性。
【專利說明】—種可見光通信系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光通信領域，具體涉及一種可見光通信系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]可見光通信(Visible Light Communicat1n, VLC)是一種利用波長范圍在780?375nm(頻率400THz?800THz)的可見光作為傳輸媒介的數(shù)據(jù)通信技術。現(xiàn)有的可見光通信系統(tǒng)中總是利用傳統(tǒng)的白熾燈和節(jié)能燈作為光源，并通過廣播的方式發(fā)出光信號，使得接收用戶只能在所處于的光輻射區(qū)域內才可通信，若進入其他區(qū)域瞬間就會失去所要接收的連續(xù)信號，并且通常布局的光源范圍較小，不是大型光陣列區(qū)域光源，這樣通信的范圍也就得到限制。加之廣播方式上通信電路和照明電路一般開機就處于工作狀態(tài)，這樣在無接收端時就會造成不必要的能源浪費。因此在接收端的接收區(qū)域改變時，就缺少了區(qū)域間的越區(qū)切換功能，以達到連續(xù)保持通信且做到綠色通信。
[0003]隨著照明科技的蓬勃發(fā)展，LED較之白熾燈和節(jié)能燈，具有功耗更低、工作電壓更低、壽命更長、尺寸更小、更加耐熱等優(yōu)點，未來必將取代現(xiàn)有光源成為市場主流照明光源。利用LED開關時間短、容易實現(xiàn)高速調制的特性將信號調制到LED上進行傳輸，可見光通信既具有普通無線光通信傳輸速率快、容量大的優(yōu)點，同時在通信的同時由于肉眼察覺不到高速明暗閃爍的傳輸信號，即不影響日常照明，且對人體無輻射傷害，是一種擁有發(fā)射功率高、沒有電磁波輻射、頻譜使用無需授權、信號之間無相互干擾和節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，是一種綠色環(huán)保的無線通信技術，同時也為短距離無線通信提供了一種新的選擇方式，推動著下一代無線網(wǎng)絡的發(fā)展。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是現(xiàn)有基于傳統(tǒng)光源的可見光通信系統(tǒng)難以達到連續(xù)保持通信且浪費能源的不足，提供一種可見光通信系統(tǒng)。
[0005]為解決上述問題，本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0006]一種可見光通信系統(tǒng)，主要由發(fā)端控制處理單元、光陣列單元和移動終端組成。發(fā)端控制處理單元包括外網(wǎng)接口、發(fā)端處理器、發(fā)端控制器、發(fā)端調制電路、發(fā)端解調電路和接收放大器。外網(wǎng)接口連接在發(fā)端處理器上。發(fā)端控制器與發(fā)端處理器相互連接。發(fā)端控制器的輸出端連接發(fā)端調制電路的控制端。發(fā)端處理器的輸出端連接發(fā)端調制電路的輸入端。接收放大器的輸出端連接發(fā)端解調電路的輸入端，發(fā)端解調電路的輸出端連接發(fā)端處理器的輸入端。光陣列單元包括驅動電路、紅外接收器和3組LED光源。驅動電路的輸入端連接發(fā)端控制處理單元的發(fā)端調制電路的輸出端。驅動電路的輸出端分為3路載波輸出端，每一路載波輸出端各連接一組LED光源的輸入端。紅外接收器的輸出端連接發(fā)端控制處理單元的接收放大器的輸入端。移動終端包括濾波片組合、透鏡、光電檢測器、跨阻放大器、自動增益電路、低噪聲放大器、濾波電路、限幅放大器、終端解調電路、終端控制器、終端處理器、終端調制電路和紅外發(fā)送管。濾波片組合和透鏡接收光陣列單元的LED光源發(fā)出的LED光信號,濾波片組合的輸出端和透鏡的輸出端均與光電檢測器的輸入端相連。光電檢測器的輸出端連接跨阻放大器的輸入端，跨阻放大器的輸出端分別連接自動增益電路的輸入端和低噪聲放大器的輸入端。自動增益電路的輸出端經(jīng)濾波電路后連接限幅放大器的輸入端，限幅放大器的輸出端連接終端解調電路的輸入端，限幅放大器的輸出端經(jīng)終端解調電路連接終端處理器的輸入端。低噪聲放大器的輸出端連接終端處理器的輸入端。終端控制器和終端處理器相互連接。終端處理器的輸出端經(jīng)終端調制電路與紅外發(fā)送管的輸入端相連，紅外發(fā)送管向光陣列單元的接收放大器發(fā)出紅外光信號。
[0007]上述方案中，每組LED光源均由白光LED光源和RBG光LED光源構成。
[0008]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型在利用白光LED和RGB LED光源組合起來，達到區(qū)域間自動鏈路轉移和照明通信的功能，使得接收設備持續(xù)通信的跨區(qū)域連續(xù)性，照明需求的兼容性和綠色通信的節(jié)能性，同時利用先進的調制方式下的RGB LED陣列光源會大大提高用戶數(shù)量和通信速率。光源布局結構下進行空分復用，相鄰的光源區(qū)域是使用發(fā)送不同頻率載波的白光LED光，不同頻率載波各自對應攜帶不同自動鏈路轉移信息進行區(qū)域切換控制，即達到相鄰區(qū)域所用控制信號的載波頻率不同，做到相互不干擾，再根據(jù)所要布局空間的具體大小，增減RGB LED與白光LED組合光陣列單元的數(shù)量，這樣使得相鄰區(qū)域使用光路切換控制的載波頻率不同以達到空分復用來組成大的區(qū)群。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為一種可見光通信系統(tǒng)的原理框圖。

【具體實施方式】
[0010]一種可見光通信系統(tǒng)，如圖1所示，其主要由發(fā)端控制處理單元、光陣列單元和移動終端組成。
[0011]上述發(fā)端控制處理單元包括外網(wǎng)接口、發(fā)端處理器、發(fā)端控制器、發(fā)端調制電路、發(fā)端解調電路和接收放大器。外網(wǎng)接口連接在發(fā)端處理器上。發(fā)端控制器與發(fā)端處理器相互連接。發(fā)端控制器的輸出端連接發(fā)端調制電路的控制端。發(fā)端處理器的輸出端連接發(fā)端調制電路的輸入端。接收放大器的輸出端連接發(fā)端解調電路的輸入端，發(fā)端解調電路的輸出端連接發(fā)端處理器的輸入端。
[0012]上述光陣列單元包括驅動電路、紅外接收器和3組LED光源。驅動電路的輸入端連接發(fā)端控制處理單元的發(fā)端調制電路的輸出端。驅動電路的輸出端分為3路載波輸出端，每一路載波輸出端各連接一組LED光源的輸入端。紅外接收器的輸出端連接發(fā)端控制處理單元的接收放大器的輸入端。在本實用新型優(yōu)選實施例中，每組LED光源均由白光LED光源和RBG光LED光源構成，此時每組LED光源均可發(fā)出白光和RBG光。由于本實用新型在通信的過程中要兼顧照明，因此在光陣列單元前端的光源部分加上了白光LED和RGBLED。因為白光LED的光效好的特性，而RGB-LED的顯色性好的特性，所以這兩種光源的結合能夠在照明時達到互補的效果，這樣采用這兩種光源的結合便能夠使得本實用新型在實現(xiàn)通信的前提下，獲得更好的照明效果。
[0013]上述移動終端包括濾波片組合、透鏡、光電檢測器、跨阻放大器、自動增益電路、低噪聲放大器、濾波電路、限幅放大器、終端解調電路、終端控制器、終端處理器、終端調制電路和紅外發(fā)送管。濾波片組合和透鏡接收光陣列單元的LED光源發(fā)出的LED光信號，濾波片組合的輸出端和透鏡的輸出端均與光電檢測器的輸入端相連。光電檢測器的輸出端連接跨阻放大器的輸入端，跨阻放大器的輸出端分別連接自動增益電路的輸入端和低噪聲放大器的輸入端。自動增益電路的輸出端經(jīng)濾波電路后連接限幅放大器的輸入端，限幅放大器的輸出端連接終端解調電路的輸入端，限幅放大器的輸出端經(jīng)終端解調電路連接終端處理器的輸入端。低噪聲放大器的輸出端連接終端處理器的輸入端。終端控制器和終端處理器相互連接。終端處理器的輸出端經(jīng)終端調制電路與紅外發(fā)送管的輸入端相連，紅外發(fā)送管向光陣列單元的接收放大器發(fā)出紅外光信號。
[0014]本實用新型的下行鏈路的工作過程如下:外網(wǎng)信息通過外圍接口進入到發(fā)端控制處理單元。發(fā)端處理器先對其數(shù)據(jù)分包并進行信道編碼，再自行產生的三個相互獨立的越區(qū)光鏈路切換信號，并把基帶調制帶寬內劃分三個頻帶，發(fā)端處理器的信道編碼、信號產生和頻帶劃分均采用現(xiàn)有方法。發(fā)端調制電路對已編碼信號進行調制，并把三種相互獨立的越區(qū)光鏈路切換信號調制到劃分的三個載波上并傳輸?shù)胶蠹壍墓怅嚵袉卧?。上述調制信號在發(fā)端控制器的控制下，分為兩個時隙在對應的LED上進行交替依次獨立傳輸，切換信號和通信數(shù)據(jù)信號放入兩個相連的時隙組成一個周期的信號來傳輸。在經(jīng)過編碼調制后的外網(wǎng)信號發(fā)送到光陣列單元，當前光鏈路的RGB LED上以光信號發(fā)出，此時用于自動鏈路轉移功能的白光LED不發(fā)出此功能的通信信號；三個獨立并經(jīng)過調制后的越區(qū)切換信號分別發(fā)送到各自的RGB LED與白光LED組合光陣列單元中的白光LED上以光信號發(fā)出，即用三個RGB LED與白光LED組合光陣列單元中的白光LED分別發(fā)送各自的三個獨立的載波信號。對所述這兩種信號進行時分復用，兩個信號分為兩個連續(xù)時隙依次交替?zhèn)鬏?。各路信號?jīng)過信道后，發(fā)送到移動終端上。移動終端通過濾波片分別得到攜帶外網(wǎng)通信數(shù)據(jù)的相互獨立三色光，經(jīng)過光電檢測器、跨阻放大器、自動增益電路、濾波電路和限幅放大器后送入解調電路根據(jù)調制方式進行相應的解調，后發(fā)送到移動終端的處理器上進行信道解碼，還原出原始數(shù)據(jù)供用戶使用；而攜帶越區(qū)切換信號的光信號，經(jīng)過透鏡匯聚到對應接收波長的范圍的光電檢測器后，再經(jīng)過跨阻放大器和低噪聲放大電路放大后，這樣光信號的強度就轉化成了相對應的電信號的強度，在移動終端的處理器中自動鏈路轉移模塊對經(jīng)過放大的電信號進行分析，分別對三個載波信號的強度進行對比分析，同時提取出移動終端所需的越區(qū)切換信號。移動終端中的控制器會在時鐘同步的控制下，對上述的信道中傳輸?shù)男盘栠M行對應時隙的接收提取。
[0015]本實用新型的上行鏈路的工作過程如下:移動終端將發(fā)出兩類信號，一類是越區(qū)光鏈路轉移或保持當前光鏈路不變的交互確認信號；另一類是與外網(wǎng)數(shù)據(jù)進行交互的數(shù)據(jù)信號。兩類信號都由移動終端的處理器上產生，并且進行調制后由移動終端的紅外發(fā)送管以紅外光發(fā)出，兩類信號也將分時隙進行發(fā)送和加以不同幀頭區(qū)分數(shù)據(jù)。紅外光信號經(jīng)過信道后由光陣列單元上的紅外接收器接收，經(jīng)過接收放大電路及解調電路后送達發(fā)端控制處理單元。發(fā)端控制處理單元的發(fā)端處理器對這兩種信號的類型進行判別后，分別進行處理。越區(qū)光鏈路轉移或保持當前光鏈路不變的交互確認信號由發(fā)端處理器處理后，決定鏈路的控制，即保持還是轉移，同時決定使用三個光陣列單元其中一個LED光源鏈路進行數(shù)據(jù)信號的通信，而其它兩個當前不使用白光LED通信的電路的區(qū)域在發(fā)端控制處理單元的發(fā)端控制器的控制下可處于休眠狀態(tài)；在不需要照明時，發(fā)端控制器亦可控制關閉除保持鏈路外的兩個區(qū)域的RGB LED陣列光照明功能以達到節(jié)能綠色通信效果。與外網(wǎng)數(shù)據(jù)進行交互的數(shù)據(jù)信號經(jīng)過發(fā)端處理器中通信數(shù)據(jù)處理模塊處理后，經(jīng)過外網(wǎng)接口與外網(wǎng)進行信息交互。
【權利要求】
1.一種可見光通信系統(tǒng)，其特征在于:主要由發(fā)端控制處理單元、光陣列單元和移動終端組成；其中 發(fā)端控制處理單元包括外網(wǎng)接口、發(fā)端處理器、發(fā)端控制器、發(fā)端調制電路、發(fā)端解調電路和接收放大器；外網(wǎng)接口連接在發(fā)端處理器上；發(fā)端控制器與發(fā)端處理器相互連接；發(fā)端控制器的輸出端連接發(fā)端調制電路的控制端；發(fā)端處理器的輸出端連接發(fā)端調制電路的輸入端；接收放大器的輸出端連接發(fā)端解調電路的輸入端，發(fā)端解調電路的輸出端連接發(fā)端處理器的輸入端； 光陣列單元包括驅動電路、紅外接收器和3組LED光源；驅動電路的輸入端連接發(fā)端控制處理單元的發(fā)端調制電路的輸出端；驅動電路的輸出端分為3路載波輸出端，每一路載波輸出端各連接一組LED光源的輸入端；紅外接收器的輸出端連接發(fā)端控制處理單元的接收放大器的輸入端； 移動終端包括濾波片組合、透鏡、光電檢測器、跨阻放大器、自動增益電路、低噪聲放大器、濾波電路、限幅放大器、終端解調電路、終端控制器、終端處理器、終端調制電路和紅外發(fā)送管；濾波片組合和透鏡接收光陣列單元的LED光源發(fā)出的LED光信號，濾波片組合的輸出端和透鏡的輸出端均與光電檢測器的輸入端相連；光電檢測器的輸出端連接跨阻放大器的輸入端，跨阻放大器的輸出端分別連接自動增益電路的輸入端和低噪聲放大器的輸入端；自動增益電路的輸出端經(jīng)濾波電路后連接限幅放大器的輸入端，限幅放大器的輸出端連接終端解調電路的輸入端，限幅放大器的輸出端經(jīng)終端解調電路連接終端處理器的輸入端；低噪聲放大器的輸出端連接終端處理器的輸入端；終端控制器和終端處理器相互連接；終端處理器的輸出端經(jīng)終端調制電路與紅外發(fā)送管的輸入端相連，紅外發(fā)送管向光陣列單元的接收放大器發(fā)出紅外光信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種可見光通信系統(tǒng)，其特征在于:每組LED光源均由白光LED光源和RBG光LED光源構成。
【文檔編號】H04B10/116GK204089821SQ201420589828
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權日:2014年10月13日
【發(fā)明者】陳名松, 許笑, 邱曉金, 黃高見, 毛國維, 吳伊雪 申請人:桂林電子科技大學