CN102752025A - 一种基于电力线和可见光的通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电力线和可见光的通信系统，该系统包括电力载波通信部分和可见光通信部分，其中耦合转接单元是电力载波通信和可见光通信的公共部分。所述的电力载波通信部分包括信号输入、信号预处理、微控制器、电力载波调制芯片、功率放大电路、电力线接口、220V电力线传输通道以及耦合转接单元。所述的可见光通信部分包括耦合转接单元、LED光源、光电探测接器、前置放大电路、滤波电路、主放大器、信号的还原处理以及信号的输出。该系统利用已有的线路和设备组成通信网络，不占用现有的通信频谱资源，成本低，维护方便，可用在智能楼宇控制网络，智能家居控制网络，远程LED路灯智能控制网络，以及远程监控网络中。
Description
技术领域
本发明涉及电力线通信与可见光通信领域，具体涉及一种电力线与可见光相结合的通信方案，即通过电力线进行数据的远距离传输，并结合已有的LED照明设备进行通信的方法。
背景技术
自20世纪60年代初应用半导体PN结发光源原理制成LED(light emitting diode)以来，LED以其固有的特点如低功耗，寿命长，耐震动，响应速度快，冷光源等，广泛应用于指示灯，信号灯，显示屏，景观照明等领域，近年来随着大功率白光LED的成功开发使得LED光源在照明的同时也可用来通信。可见光通信技术是在白光LED技术上发展起来的无线通信技术，由于其无电磁污染，无需申请频谱，对人眼无害等优点成为研究的焦点。但可见光通信由于受到环境因素、信道衰落以及调制方式等因素的影响，传输距离一直受到局限。
电力载波通信PLC(Power Line Communication)是电力系统特有的通信方式。它是利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。近年来PLC技术在远程抄表上有着广泛的应用。随着数字家庭和智能楼宇的广泛应用，PLC技术也备受重视，它不需要重新架设网络就可以进行数据传送，使得PLC在智能家居系统中的应用越来越广泛。
公共广播系统简称PAS(Public Address System)，是专为公共场所提供广播、消防报警及背景音乐的专业设备，广泛应用于工矿企业、车站、机场、码头、商场、学校、宾馆、大楼、旅游景点、部队营房等。其特点为服务区域大，传输距离远。原有的系统采用定电压传输方式，布线耗材大，系统维护不方便，分区组网方式不灵活。本发明设计的方法充分利用当前低压电力线载波通信和可见光通信优点，无需另外架设通信线路，也不占用现有的通讯频率资源，成本低，分区维护方便。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种将电力线与可见光相结合的通信方案，充分利用了电力载波通信和可见光通信的技术优势。远程信息通过电力线载波信号传输到室内，再利用室内已有的LED照明设备进行无电磁辐射的可见光通信，完成信息的传输。本发明具体涉及一种基于低压电力线与室内LED照明设备的公共广播系统。
本发明的技术方案是：一种基于电力线和可见光的通信系统由电力载波通信部分和可见光通信部分组成，其中耦合转接单元是电力载波通信和可见光通信的公共部分；所述的电力载波通信部分包括信号预处理、微控制器、PLC调制芯片、功率放大电路、电力线接口、220V电力线传输通道以及耦合转接单元；所述的可见光通信部分包括耦合转接单元、LED光源、光电探测接器、前置放大电路、滤波电路、主放大器、信号还原处理电路。所述的电力线载波通信芯片采用基于扩频通信方式的芯片SSCP300，其通信速率达到10kbps。所述的耦合转接模块包括电力线接口、接收滤波、PLC解调芯片，微控制器、LED驱动电路。所述的LED驱动电路采用高速快脉冲驱动。
本发明的有益效果：(1)本发明设计的方案扩展了可见光通信的应用，通过电力线将远程信息传送到LED设备，只要存在LED设备的地方都可通过发送端和接收终端进行信息交换。(2)本发明具体应用的公共广播系统无需另外架设通信线路，不占用现有的通讯频率资源，成本低，分区维护方便，应用前景广阔。
附图说明
图1是本发明提供的一种基于电力线和可见光通信系统的整体结构图；
图2是本发明提供的一种基于电力线和可见光通信系统的电力载波通信部分框图；
图3是本发明提供的一种基于电力线和可见光通信系统的耦合转接单元框图；
图4是本发明提供的一种基于电力线和可见光通信系统的可见光通信部分框图；
具体实施方式
请参阅图1，本发明包括电力载波通信部分和可见光通信部分。电力载波通信部分信号发送端的PLC调制单元应设在待发送信息的一端，信号先经过预处理，微控制器接收处理后的信号并控制电力载波调制芯片将信号线性调频后，转换成扩频载波信号，由放大电路进行功率放大，再经电力线接口耦合至220V电力线；耦合转接单元是电力载波通信和可见光通信的公共部分，应安装在靠近LED灯的一端，接收电力载波信号传送至微控制器并控制LED驱动电路将信号耦合在LED光源上；可见光通信部分的接收端可以是移动或固定的光电探测接收设备。
请参阅图2，本发明所述的基于电力线和可见光通信系统的电力载波通信部分包括信号输入、信号预处理、微控制器、电力载波调制芯片、功率放大电路、电力线接口、220V电力线传输通道以及耦合转接单元。输入信号可以使是语音信号、图像信号、文件信号等模拟或数字信号。输入信号经过放大、编码等预处理后传送至微控制器，微控制器接收数据并控制电力载波芯片将信号线性调频，转换成扩频载波信号，由放大电路进行功率放大，再经电力线接口耦合至220V电力线。在电力线的进户端连接耦合转接模块，将信号调制到照明光源上进行二次传输。
请参阅图3，本发明所述的耦合转接单元包括电力线接口、接收滤波、PLC解调芯片，微控制器、LED驱动电路。耦合转接单元安装在靠近LED照明光源的一端，通过电力线接口将电力载波信号耦合到接收端经过放大处理后传送至PLC解调芯片由微控制器控制接收已解调的信号并控制LED的驱动电路，将信号调制到LED照明光源上。
请参阅图4，本发明所述的基于电力线和可见光通信系统的可见光通信部分包括耦合转接单元、LED光源、光电探测接器、前置放大电路、滤波电路、主放大器、信号的还原处理以及信号的输出。经耦合转接模块将接收到的信号调制LED灯上，接收端的光电探测器将检测到的光信号转换成微弱的电信号，经过前置放大电路、滤波电路将信号传送至主放大器放大后进入信号还原电路，最后输出信号。
综上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，并不用于限制本发明；凡基于上述基本思路，不脱离本创作精神和范围内所做的各种改动和修饰，均包含在本发明所公开保护的范围内。
Claims (4)
1.一种基于电力线和可见光的通信系统，其特征在于，该通信系统由电力载波通信部分和可见光通信部分组成，其中耦合转接单元是电力载波通信和可见光通信的公共部分；所述的电力载波通信部分包括信号预处理、微控制器、PLC调制芯片、功率放大电路、电力线接口、220V电力线传输通道以及耦合转接单元；所述的可见光通信部分包括耦合转接单元、LED光源、光电探测接器、前置放大电路、滤波电路、主放大器、信号还原处理电路。
2.根据权利要求1所述的一种基于电力线和可见光的通信系统，其特征在于，所述的电力线载波通信芯片采用基于扩频通信方式的芯片SSCP300，其通信速率达到10kbps。
3.根据权利要求1所述的一种基于电力线和可见光的通信系统，其特征在于，所述的耦合转接单元包括电力线接口、接收滤波、PLC解调芯片，微控制器、LED驱动电路。
4.根据权利要求3所述的一种基于电力线和可见光的通信系统，其特征在于，所述的LED驱动电路采用高速快脉冲驱动。
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