CN103338073A - 一种利用可见光实现网络接入的通信模块及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用可见光实现网络接入的通信模块，包括差分信号/单端信号转换电路、信号耦合电路、LED器件、光电探测器、单端信号/差分信号转换电路、放大滤波模块和RJ45接口。本发明的通信系统包括两个利用可见光实现网络接入的通信模块，两个通信模块相对放置，一个通信模块的LED器件与另一个通信模块的光电探测器点对点对应放置，利用可见光无线信道实现两个通信模块之间的信号传输。本发明将以太网信号加载到LED器件上，通过可见光无线信道传输信息，有效利用了可见光频段的频谱资源，并与现有的以太网高速传输实现了网络融合。本通信系统不产生电磁干扰，十分适用于对电磁波敏感或损耗较大的应用场景。
Description
技术领域
本发明属于无线通信的技术领域，涉及一种利用可见光实现网络接入的通信模块及系统。
背景技术
可见光通信是随着LED器件的广泛使用而兴起的一门新型无线通信技术。它利用LED器件支持快速亮灭的特点来实现大容量高速率数据的无线传输。由于可见光通信技术是在LED器件照明的同时实现信息的传递，具有高效节能的特点，而且不产生电磁干扰，对人体和环境不产生危害和污染，所以基于LED器件的可见光通信技术在近年来成为了科研人员的研究热点。
以太网作为一种现有局域网最通用的通信协议标准，已经成为最广泛安装的局域网技术。面向短距离通信的以太网普遍采用8芯双绞线（RJ45接口）来传递信息，其中4根传递数据的分别是数据发送正端、数据发送负端、数据接收正端和数据接收负端。采用可见光无线信道来代替双绞线，结合以太网与可见光通信技术产生一种利用可见光实现网络接入的通信系统，为室内短距离大容量数字通信提供了一种新的实现方法。
发明内容
技术问题：本发明提供了一种不产生电磁干扰、适用于对电磁波敏感的特殊场景的利用可见光实现网络接入的通信模块，以及基于上述模块的通信系统。
技术方案：本发明的利用可见光实现网络接入的通信模块，包括差分信号/单端信号转换电路、信号耦合电路、LED器件、光电探测器、单端信号/差分信号转换电路、放大滤波模块和RJ45接口，差分信号/单端信号转换电路的输出端与信号耦合电路的输入端连接，信号耦合电路的输出端与LED器件连接，光电探测器的输出端与单端信号/差分信号转换电路的输入端连接，单端信号/差分信号转换电路的输出端与放大滤波模块的输入端连接；RJ45接口的数据发送正端与差分信号/单端信号转换电路的正向输入端连接，RJ45接口的数据发送负端与差分信号/单端信号转换电路的反向输入端连接，RJ45接口的数据接收正端与放大滤波模块的正向输出端连接，RJ45接口的数据接收负端与放大滤波模块的反向输出端连接。
本发明的基于上述利用可见光实现网络接入的通信模块的系统，包括两个利用可见光实现网络接入的通信模块，两个通信模块相对放置，一个通信模块的LED器件与另一个通信模块的光电探测器点对点对应放置，利用可见光无线信道实现两个通信模块之间的信号传输。
本发明中，差分信号/单端信号转换电路的输出端接信号耦合电路的输入，信号耦合电路的输出接LED器件；光电探测器的输出接单端信号/差分信号转换电路的输入，单端信号/差分信号转换电路的输出接放大滤波模块的输入。
本发明将以太网信号加载到LED器件上，通过可见光无线信道传输信息，有效利用了可见光频段的频谱资源，并与现有的以太网高速传输实现了网络融合。本通信系统不产生电磁干扰，十分适用于对电磁波敏感或损耗较大的应用场景。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1.本发明采用可见光波段频谱资源，相比现有短距离无线通信WiFi技术、蓝牙技术以及其他技术而言，可见光不产生电磁干扰，能够适用于对电磁波敏感的特殊场景（如医院、矿井、飞机等）。
2. 可见光频谱资源丰富，能够支持现有以太网的高速传输。本发明结合以太网技术和可见光无线通信技术，实现了不同网络间的接入融合。
3.本发明实现LED器件在照明的同时提供无线网络接入，高效利用其发光能源，符合现代生活节能减排的新观念。
附图说明
图1是本发明的系统框图。
图2是本发明的收发模块框图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明的一种利用可见光实现网络接入的通信系统，包括：第一收发模块和第二收发模块，两个收发模块结构一致，均包括：差分信号/单端信号转换电路、信号耦合电路、LED器件、光电探测器、单端信号/差分信号转换电路、放大滤波模块和RJ45接口。其中RJ45接口为路由器以太网网口，DTE类型。
每个收发模块中，RJ45接口的数据发送正端与差分信号/单端信号转换电路的正向输入端连接，RJ45接口的数据发送负端与差分信号/单端信号转换电路的反向输入端连接，RJ45接口的数据接收正端与放大滤波模块的正向输出端连接，RJ45接口的数据接收负端与放大滤波模块的反向输出端连接。
第一收发模块和第二收发模块相对设置，一个通信模块的LED器件与另一个通信模块的光电探测器点对点对应设置，利用可见光无线信道实现两个通信模块之间的信号传输。
作为一种具体的实施例，本方案采用AD8130芯片实现差分信号到单端信号的转换，采用合适阻抗的电感、电容和电阻组成信号耦合电路来驱动LED发射信号；光电探测器接收并转换得到的电信号采用AD8015芯片实现单端信号到差分信号的转换，采用OPA2354芯片实现信号的放大和高频成分滤波。
两台本地PC分别安装如图2所示的通信模块，其中第一PC无外部网络连接，第二PC通过网线或其它无线技术与外部网络连接，第一通信模块与第二通信模块呈直线相对放置。通过第一通信模块与第二通信模块组成的双工信道，第一PC与第二PC可以实现信息的互换，并且第一PC能够共享第二PC的网络资源。同时，第二PC可以替换为路由器或速率相匹配的网络接口，实现可见光通信与以太网技术的无缝融合。
可见，基于本发明的利用可见光实现网络接入的通信系统，提供了一种短距离大容量高速的无线通信方式，并能够实现可见光无线通信与以太网技术的网络融合。本通信系统不产生电磁干扰，十分适用于对电磁波敏感或损耗较大的应用场景。
Claims (2)
1.一种利用可见光实现网络接入的通信模块，包括差分信号/单端信号转换电路、信号耦合电路、LED器件、光电探测器、单端信号/差分信号转换电路、放大滤波模块和RJ45接口，所述差分信号/单端信号转换电路的输出端与信号耦合电路的输入端连接，所述信号耦合电路的输出端与LED器件连接，所述光电探测器的输出端与单端信号/差分信号转换电路的输入端连接，所述单端信号/差分信号转换电路的输出端与放大滤波模块的输入端连接；所述RJ45接口的数据发送正端与差分信号/单端信号转换电路的正向输入端连接，RJ45接口的数据发送负端与差分信号/单端信号转换电路的反向输入端连接，RJ45接口的数据接收正端与放大滤波模块的正向输出端连接，RJ45接口的数据接收负端与放大滤波模块的反向输出端连接。
2. 一种基于权利要求1所述利用可见光实现网络接入的通信模块的系统，其特征在于，该系统包括两个利用可见光实现网络接入的通信模块，所述的两个通信模块相对放置，一个通信模块的LED器件与另一个通信模块的光电探测器点对点对应放置，利用可见光无线信道实现两个通信模块之间的信号传输。
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