本發(fā)明屬于可見光通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于可見光通信的高保真音頻重放裝置。

背景技術(shù)：

90年代發(fā)展起來的電子錄音和回放的設(shè)備帶給了人們聽音樂時(shí)身臨其境的感受。隨著音頻重放系統(tǒng)的不斷發(fā)展，5.1聲道、6.1聲道、7.1聲道等音響設(shè)備出現(xiàn)在了人們的生活中，這些音箱的出現(xiàn)滿足了人們對(duì)聲音品質(zhì)的不斷追求。

目前，市場(chǎng)上的音頻重放裝置主要分為有線和無線兩類，有線的音頻重放裝置數(shù)據(jù)傳輸速度快，能夠保證音頻信號(hào)的高質(zhì)量，但是有線音頻重放裝置傳送在使用時(shí)必須考慮布線的問題，使用起來較為麻煩。無線音頻重放裝置采用的無線技術(shù)主要有2.4g無線技術(shù)、wifi技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)，這些技術(shù)均工作于2.4gism頻段，易受干擾，無線通信穩(wěn)定性不良，主要瓶頸在于數(shù)據(jù)的傳輸速率有限，用這些技術(shù)來傳輸高質(zhì)量的信號(hào)勢(shì)必會(huì)使音頻質(zhì)量受到較大損失。因此，目前的無線技術(shù)難以支持5.1聲道、游戲等高臨場(chǎng)感音頻回放。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)背景技術(shù)存在的缺陷，提出了一種基于可見光通信的高保真音頻重放裝置，克服傳統(tǒng)高保真音頻重放裝置中無線技術(shù)信道容量有限、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)。本發(fā)明提供的基于可見光通信的高保真音頻重放裝置具有通信容量大、通信穩(wěn)定、數(shù)據(jù)傳輸速度快、操作便捷等優(yōu)點(diǎn)，適用于ktv、電影院、家庭影音系統(tǒng)中。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于可見光通信的高保真音頻重放裝置，包括發(fā)送部分和接收部分，其中，發(fā)送部分包括編碼器、ofdm調(diào)制器、led驅(qū)動(dòng)電路、led陣列，接收部分包括可見光接收器、放大電路、解調(diào)器、解碼器、高保真喇叭；其特征在于，在發(fā)送部分中，原始音頻信號(hào)輸入編碼器進(jìn)行編碼，再由ofdm調(diào)制器對(duì)編碼后信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，所述ofdm調(diào)制器輸出調(diào)制信號(hào)送入led驅(qū)動(dòng)電路，所述led驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)led陣列發(fā)送光信號(hào)；在接收部分中，可見光接收器接收光信號(hào)并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過放大電路信號(hào)放大后送入解調(diào)器，解調(diào)后信號(hào)通過解碼器恢復(fù)為音頻信號(hào)，通過高保真喇叭播放。

進(jìn)一步的，所述led陣列中l(wèi)ed芯片數(shù)量滿足如下表達(dá)式：

n＝eava/φsuk，

其中，eav為地面平均照度、φs為led芯片額定總光通、n為芯片數(shù)量、u為利用系數(shù)、a為地面面積、k為維護(hù)系數(shù)。

所述可見光接收器采用光敏二極管。

本發(fā)明的工作原理如下：發(fā)送部分將接收到的音頻信號(hào)進(jìn)行編碼，然后將編碼后的多聲道音頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制并通過led燈發(fā)射，以廣播形式發(fā)送到覆蓋區(qū)域內(nèi)；接收部分采用單聲道接收高保真喇叭單元，可預(yù)設(shè)聲道編號(hào)；整套音頻系統(tǒng)可按需靈活搭配，構(gòu)成雙聲道立體聲重放系統(tǒng)、5.1聲道重放系統(tǒng)等。

本發(fā)明的有益效果為：

1、通信容量大，支持多聲道高保真數(shù)字音頻重放，聲道數(shù)目根據(jù)需要可隨便改變；

2、通信穩(wěn)定，無干擾，傳輸速度快；

3、使用方便靈活，可以根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整音響位置。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于可見光通信的高保真音頻重放裝置原理圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的led高速調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路圖，其中，晶體管bg1和bg2組成發(fā)射極耦合式開關(guān)，bg3和穩(wěn)壓二極管dz組成恒流源電路，為led支路提供穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電流。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中基于可見光通信的高保真音頻重放裝置的場(chǎng)景實(shí)施圖，其中，3-1為音頻輸出設(shè)備，可以通過有線和無線的方式與發(fā)送部分連接；3-2為發(fā)送部分，3-3為接收部分。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本實(shí)施例提供一種基于可見光通信的高保真音頻重放裝置，如圖1所示，包括發(fā)送部分和接收部分，其中，發(fā)送部分包括編碼器、ofdm調(diào)制器、led驅(qū)動(dòng)電路、led陣列，接收部分包括可見光接收器、放大電路、解調(diào)器、解碼器、高保真喇叭；其特征在于，在發(fā)送部分中，原始音頻信號(hào)輸入編碼器進(jìn)行編碼，再由ofdm調(diào)制器對(duì)編碼后信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，所述ofdm調(diào)制器輸出調(diào)制信號(hào)送入led驅(qū)動(dòng)電路，所述led驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)led陣列發(fā)送光信號(hào)；在接收部分中，可見光接收器接收光信號(hào)并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過放大電路信號(hào)放大后送入解調(diào)器，解調(diào)后信號(hào)通過解碼器恢復(fù)為音頻信號(hào)，通過高保真喇叭播放。

本實(shí)施例中，以pcm信號(hào)作為原始音頻信號(hào)，5.1聲道輸出為例進(jìn)行說明。

發(fā)送部分接收到pcm信號(hào)后將其送入ac-3編碼器進(jìn)行編碼，編碼后的幀格式為(si|bsi|聲道1|聲道2|......|聲道6|aux|)在每個(gè)同步幀開始的同步信息(si)的信頭中，包含為了獲得同步和維持同步所需要的信息。接著si后面的是數(shù)碼流信息(bsi)的信頭；它包含描述編碼數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)的各種參數(shù)。編碼的音頻樣本塊之后接著是一個(gè)輔助數(shù)據(jù)(aux)字段。在每個(gè)同步幀結(jié)尾處是誤碼檢驗(yàn)字段。聲道1～聲道n的每一塊代表一個(gè)編碼通道，分別代表l、r、c、ls、rs、lfe等各個(gè)聲道，可以被分別獨(dú)立解碼，塊的大小可以調(diào)整，但總的數(shù)據(jù)量不變。進(jìn)行信道編碼時(shí)在發(fā)送端加入差錯(cuò)控制碼元，這樣接收端在接收信號(hào)后不但能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)碼，還能將錯(cuò)碼恢復(fù)成正確的值，這樣可以提高信號(hào)接收的正確率。

ofdm調(diào)制器將音頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行串并變換送入ifft模塊，采用sin(2π·δf·t)，sin(2π·δf·2t)，sin(2π·δf·3t)，...，sin(2π·δf·kt)作為正交子載波，δf取15khz，將并行數(shù)據(jù)分別調(diào)制到正交子載波上，然后疊加到一塊形成一路信號(hào)，該模塊通過fpga編程實(shí)現(xiàn)。

led高速調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)如圖2所示，晶體管bg1和bg2組成發(fā)射極耦合式開關(guān)，bg3和穩(wěn)壓二極管dz組成恒流源電路，為led支路提供穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電流。

led照明光源可采用飛利浦公司生產(chǎn)的led日光燈，功率為20w，在20m²的房間里采用4盞led日光燈，滿足地面光照強(qiáng)度為100lx(lx，勒克斯)的照明需求，四盞日光燈均勻分布在天花板上，光敏元件的靈敏度一般為0.50ua/uw，當(dāng)不需要照明時(shí)可只開啟靠近中心的一盞日光燈，亦可滿足通信需求。

整個(gè)接收單元總體設(shè)計(jì)為具有接收、解調(diào)、選擇能力的單聲道有源音箱如圖3中的3-3，共有六個(gè)接收單元?？梢姽饨邮掌鞑捎霉饷粼鳛橹饕骷?，光敏元件采用pin光電二極管或雪崩二極管。光接收器接收到可見光信號(hào)后將信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，首先經(jīng)過一級(jí)放大電路將接收到的信號(hào)進(jìn)行放大，然后通過濾波電路濾去信號(hào)中的直流部分，剩下的交流信號(hào)再經(jīng)過二級(jí)放大，為了防止還有直流成分存在，使被放大的信號(hào)再次經(jīng)過濾波裝置，放大電路利用三極管作為核心器件來設(shè)計(jì)，一級(jí)三極管由基極輸入，集電極輸出，進(jìn)而從二級(jí)三極管的基極輸入，集電極輸出。將放大后的信號(hào)送入fft模塊，fft模塊將正交子載波上的調(diào)制信號(hào)解調(diào)出來，通過并串變換恢復(fù)編碼后的音頻信號(hào)，該部分通過fpga實(shí)現(xiàn)。每個(gè)接收單元解碼器只選擇一個(gè)相應(yīng)的聲道信號(hào)進(jìn)行解碼，最后將解碼后的單聲道模擬信號(hào)送入高保真音頻喇叭進(jìn)行播放。六個(gè)高保真音頻喇叭在相應(yīng)位置同時(shí)播放六個(gè)聲道的聲音，實(shí)現(xiàn)5.1聲道。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，本說明書中所公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換；所公開的所有特征、或所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以任何方式組合。