CN104539359A - 一种可见光通信系统及其单筒收发结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可见光通信技术领域，公开了一种可见光通信系统及其单筒收发结构。本发明给出的可见光通信系统的单筒收发结构包含：第一单筒、底座、可见光发射器和可见光接收器；底座设于第一单筒的底部，可见光发射器和可见光接收器均设于底座上，分别用于发射和接收可见光信号。本发明还给出了一种可见光通信系统，包含服务器和客户端，服务器和客户端分别包含一个上述单筒收发结构；服务器的第一单筒和客户端的第一单筒筒口相对、分别设于服务器和客户端内对应位置上。将上述集成了可见光发射器和可见光接收器的单筒收发结构应用在可见光通信系统中，能够实现可见光通信系统的大小的大幅度缩减，为未来小型、集成化可见光通信系统的发展奠定基础。

Description

一种可见光通信系统及其单筒收发结构

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，特别涉及一种可见光通信系统及其单筒收发结构。

背景技术

可见光通信技术是一种在LED技术上发展起来的新型无线光通信技术。具体地说是以光空间为通信信道，将信号调制在LED光源上，利用可见光波段作为通信载体来进行数据传输的无线通信技术。与一般的无线通信技术相比，可见光通信技术具有以下优点：传输速率高、最高可达每秒千兆，具有丰富的频谱资源、适用于任何通信协议和环境、可见光通信的设备架设灵活便捷、成本低廉，适合大规模普及应用。

现有的可见光通信系统一般采用传统的双筒结构的可见光收发装置进行可见光通信，具体结构如图1所示，服务器和客户端均包含两个单筒，一个单筒内设有一个可见光发射器，另一个单筒内设有一个可见光接收器，客户端和服务器分别通过两个单筒内的可见光发射器和接收器进行可见光信号的发射和接收。上述可见光通信系统的具体工作原理为服务器或客户端将数据加载到可见光中，为客户端或服务器提供无线通信接入服务。客户端或服务器可见光通信系统探测到可见光信号的明暗变化，将其转换为电信号，经模数转换器采样为数字信号，在数字域进行解调、信息判决等后续处理，最终获取可见光信号所承载的来自服务器或客户端的信息，从而完成可见光通信。

然而随着可见光通信技术的进一步发展，传统的双筒结构的可见光收发装置由于结构较为复杂、体积较大也越来越不能满足可见光通信系统小型、集成化的发展要求，开发一种结构简单、体积小的可见光收发装置变的尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可见光通信系统的单筒收发结构，利用上述结构的单筒收发结构，能够大幅度缩减可见光通信系统的大小，为未来小型、集成化可见光通信系统的发展作铺垫。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种可见光通信系统的单筒收发结构，包含：第一单筒、底座、可见光发射器和可见光接收器；底座设于第一单筒的底部，可见光发射器和可见光接收器均设于底座上，分别用于发射和接收可见光信号。

本发明的实施方式还提供了一种可见光通信系统，包含服务器和客户端，服务器和客户端分别包含一个上述单筒收发结构；服务器的第一单筒和客户端的第一单筒筒口相对、分别设于服务器和客户端内对应位置上。

本发明实施方式相对于现有技术而言，采用单筒收发结构取代了传统的双筒收发结构，在单筒收发结构中物理集成了第一单筒、底座、可见光发射器和可见光接收器，利用同一单筒收发结构的可见光发射器和可见光接收器实现了对可见光信号的发射和接收。同时，将上述单筒收发结构用于可见光通信系统中，能够大幅度缩减通信系统的大小，为未来小型、集成化可见光通信系统的发展奠定基础。

进一步地，单筒收发结构还包含第二单筒，第二单筒设于第一单筒内，与底座相连；可见光发射器和可见光接收器中的一种器件设于第二单筒的内部，另一种器件设于第二单筒和第一单筒之间的环形部分。在上述单筒收发结构的第一单筒内设置一个第二单筒，将设于第一单筒内的可见光发射器和可见光接收器隔离开来；这样在可见光信号的发射端，第二单筒的存在就能够避免可见光发射器发射的可见光信号被同一单筒收发结构中的可见光接收器错误接收，从而增强了发射光强；而在可见光信号的接收端，第二单筒的存在能够对可见光起到一定的汇聚作用，保证可见光接收器对可见光信号的充分接收，进而提高了可见光接收器对可见光信号的接收效率。

进一步地，可见光发射器为N个，N为自然数，设于第二单筒和第一单筒之间的环形部分；可见光接收器为一个，设于第二单筒的内部。上述单筒收发结构中设有N个可见光发射器，大大增加了发射的可见光信号的强度，增强了发射效果。

进一步地，N为4，4个可见光发射器等间距地围设在第二单筒与第一单筒之间的环形部分。这里取N为4，将4个可见光发射器等间距均匀设置在第二单筒与第一单筒之间的环形部分，并通过可见光信号接收端的第二单筒的汇聚作用，使得可见光信号能够在各个方向上更加均匀地发送到可见光信号接收端的可见光接收器上，从而在增加发射光强的基础上提高了可见光接收器的接收效率。

进一步地，可见光发射器和可见光发射器为LED灯，可见光接收器为光电检测器。在上述可见光单筒收发结构中，可见光发射器和接收器分别设为LED灯和光电检测器，用于进行可见光信号的发射和接收。

进一步地，可见光发射器为一个，设于第二单筒的内部；可见光接收器为N个，N为自然数，设于第二单筒和第一单筒之间的环形部分。在上述单筒收发结构中设有N个可见光接收器，能够尽可能地接收可见发射器发射的可见光信号，从而显著增强可见光信号的接收效果。

进一步地，N为4，4个可见光接收器等间距地围设在第二单筒与第一单筒之间的环形部分。将4个可见光接收器等间距地围设在第二单筒与第一单筒之间的环形部分，对一个可见光发射器发射的可见光信号进行接收，能够实现在各个方向上对上述可见光信号的充分接收。

进一步地，服务器的可见光发射器与客户端的可见光接收器对应设置，客户端的可见光接收器接收服务器的可见光发射器发射的可见光信号；服务器的可见光接收器和客户端的可见光发射器对应设置，服务器的可见光接收器接收客户端的可见光发射器发射的可见光信号。采用上述结构能够保证客户端和服务器中的一种器件的可见光接收器对另一器件的可见光发射器发射的可见光信号的接收，从而实现了服务器和客户端之间的下行和上行数据交互，且采用单筒收发结构代替了双筒结构，有效缩减了可见光通信系统的大小。

进一步地，服务器的第二单筒和客户端的第二单筒筒口相对、分别设于服务器和客户端中对应位置上。在可见光通信系统中，采用上述单筒收发结构，一方面在可见光信号的发送端，能够避免可见光发射器发射的可见光信号被同一第一单筒中的可见光接收器错误接收，从而增强了发射光强；另一方面在可见光信号的接收端，第二单筒能够对可见光起到一定的汇聚作用，保证可见光接收器对可见光信号的充分接收，进而提高接收效率。同时，服务器和客户端的第二单筒筒口相对，分别设于服务器和客户端中对应位置上，更加有利于保障服务器与客户端相互之间的数据交互的进行。

附图说明

图1是根据现有技术中双筒收发结构的具体结构示意图；

图2是根据本发明第一实施方式的可见光通信系统的单筒收发结构的具体结构示意图；

图3是根据本发明第二实施方式的可见光通信系统的单筒收发结构的具体结构示意图；

图4是根据本发明第三实施方式的可见光通信系统的单筒收发结构的具体结构示意图；

图5是根据本发明第四实施方式的可见光通信系统的具体结构示意图；

图6是根据本发明第五实施方式的可见光通信系统的具体结构示意图；

图7是根据本发明第六实施方式的可见光通信系统的具体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种可见光通信系统的单筒收发结构，具体结构如图2所示。该可见光通信系统的单筒收发结构，包含：第一单筒1、底座2、可见光发射器3和可见光接收器4；底座2设于第一单筒1的底部，可见光发射器3和可见光接收器4均设于底座2上，分别用于发射和接收可见光信号。

本实施方式相对于现有技术而言，将可见光发射器和可见光接收器设于一个第一单筒中，形成了一个可同时用于发射和接收可见光信号的单筒收发结构，为缩减可见光通信系统的大小、为可见光通信系统向着小型集成化的方向发展奠定了基础。

本发明的第二实施方式涉及一种可见光通信系统的单筒收发结构，其具体结构如图3所示，包含：第一单筒1、底座2、可见光发射器3、可见光接收器4和第二单筒5。底座2设于第一单筒1的底部，可见光发射器3和可见光接收器4均设于底座2上，分别用于发射和接收可见光信号；第二单筒5设于第一单筒1内，与底座2相连。可见光发射器3设于第二单筒5和第一单筒1之间的环形部分，可见光接收器4设于第二单筒5内。

值得说明的是，可见光发射器为N个，N为自然数，设于第二单筒和第一单筒之间的环形部分，在本实施方式所对应的图3中，仅画出了两个可见光发射器作为示意；可见光接收器为一个，设于第二单筒的内部。上述单筒收发结构中设有N个可见光发射器，N个可见光发射器发射可见光信号，大大增加了可见光信号的强度，增强了发射效果，进而形成了发射增强型单筒收发结构。

另外，N为4，4个可见光发射器等间距地围设在第二单筒与第一单筒之间的环形部分。这里取N为4，将4个可见光发射器等间距均匀设置在第二单筒与第一单筒之间的环形部分，并通过可见光信号接收端的第二单筒的汇聚作用，使得可见光信号能够在各个方向上更加均匀地发送到可见光信号接收端的可见光接收器上，从而提高了可见光信号的接收效率。

另外，在可见光信号的发射端中采用上述第二单筒能够有效屏蔽可见光接收器对同一第一单筒内可见光发射器发射的可见光信号的错误接收，提高了发射效果；同时，将第二单筒用于可见光信号的接收端能够起到一定的汇聚作用，有助于可见光接收器接收尽可能多的可见光信号，提高接收效率。

另外，可见光发射器为LED灯，可见光接收器为光电检测器。在本实施方式中，可见光发射器和接收器分别为LED灯和光电检测器，但不限于此。上述可见光发射器可以是LED灯、荧光灯、发光二极管等设备，可见光接收器可以是光电检测器、光电二极体或其他可见光感测元件，用以进行可见光信号的发射和接收。

本发明的第三实施方式涉及一种可见光通信系统的单筒收发结构，其具体结构如图4所示。本实施方式与第二实施方式大致相同，主要区别在于：在第二实施方式中，可见光发射器为N个，N为自然数，设于第二单筒和第一单筒之间的环形部分；可见光接收器为一个，设于第二单筒的内部；而在本实施方式中，可见光发射器3为一个，设于第二单筒的内部；可见光接收器4为N个，N为自然数，设于第二单筒和第一单筒之间的环形部分，与第二实施方式中的图3类似，本实施方式对应的示意图图4仅给出了两个可见光接收器4作为示意。上述单筒收发结构中设有N个可见光接收器4，保证了可见光信号发射器3发射的可见光信号能够被可见光接收器4充分地接收，大大增强了接收效果，形成了接收增强型单筒收发结构。

值得说明的是，N为4，4个可见光接收器等间距地围设在第二单筒与第一单筒之间的环形部分。将4个可见光接收器等间距地围设在第二单筒与第一单筒之间的环形部分，进行接收，能够实现对一个可见光发射器发射的可见光信号在各个方向上的充分接收。

本发明的第四实施方式涉及一种可见光通信系统，具体结构如图5所示，包含：服务器和客户端，服务器和客户端分别包含一个第一实施方式中的单筒收发结构；服务器和客户端的第一单筒筒口相对、分别设于服务器和客户端内对应位置上。上述单筒收发结构是成对使用在可见光通信系统中的，在本实施方式的可见光通信系统中，一方面，服务器的可见光发射器发射可见光信号，由客户端的可见光接收器接收，最终通过后端处理模块处理后获取可见光信号所承载的来自服务器的信息，完成下行的信息交互。同时，客户端的可见光发射器发射可见光信号，并经由服务器的可见光接收器接收，传送至后端进行处理，最终得到可见光信号所承载的来自客户端的信息，完成上行的信息交互。

值得说明的是，服务器的可见光发射器与客户端的可见光接收器对应设置，即服务器中设置可见光发射器的位置，在客户端对应设置可见光接收器，客户端的可见光接收器接收服务器的可见光发射器发射的可见光信号；服务器的可见光接收器和客户端的可见光发射器对应设置，即服务器中设置可见光接收器的位置，在客户端对应设置可见光发射器，服务器的可见光接收器接收客户端的可见光发射器发射的可见光信号。采用上述设置能够保证服务器的可见光发射器发射的可见光信号能够被客户端的可见光接收器有效地接收，客户端的可见光发射器发射的可见光信号能够被服务器的可见光接收器有效地接收，从而保证下行和上行数据链路的信息交互的有效进行。

本发明的第五实施方式涉及一种可见光通信系统，其具体结构如图6所示，包含：服务器和客户端，服务器和客户端分别包含一个第二实施方式中的单筒收发结构；其中，服务器和客户端的第一单筒筒口相对、分别设于服务器和客户端中对应位置上；同时，服务器和客户端内对应设置的第二单筒内分别设有一个可见光接收器；而第二单筒和第一单筒之间的环形部分设有N个可见光发射器，N为自然数，在本实施方式所对应的图6中，仅画出了两个可见光发射器作为示意。本实施方式中可见光通信系统的原理为：服务器或客户端中一种器件内的可见光发射器发射可见光信号，由另一种器件内的可见光接收器接收，并通过后端处理模块处理后获取可见光信号所承载的来自服务器或客户端的信息，从而完成了下行或上行的信息交互。

值得说明的是，在本实施方式的可见光通信系统中，服务器内第二单筒与第一单筒之间的环形部设有N个可见光发射器，第二单筒内部设有一个可见光接收器，N为自然数；在客户端的对应位置处分别设有N个可见光发射器和一个可见光接收器。在上述可见光通信系统中，由于采用集成了多个可见光发射器的单筒收发结构，较大限度地增加了可见光的发射强度，进一步保障了可见光信号在服务器和客户端之间的传送。

本发明的第六实施方式涉及一种可见光通信系统，其具体结构如图7所示。本实施方式与第五实施方式大致相同，主要区别在于：在第五实施方式中，服务器和客户端均包含一个可见光接收器和N个可见光发射器，其中，可见光接收器设于第二单筒的内部，可见光发射器设于第二单筒和第一单筒之间的环形部分；而在本实施方式中，服务器和客户端均包含一个可见光发射器和N个可见光接收器，在本实施方式所对应的图7中，仅画出了两个可见光发射器作为示意；其中，可见光发射器设于第二单筒的内部，可见光接收器设于第二单筒和第一单筒之间的环形部分，且服务器中设置可见光发射器和接收器的位置，在客户端中对应地设置可见光发射器和接收器。

值得说明的是，上述接收增强型可见光单筒收发结构在可见光通信系统中是成对使用的，其中一个可见光单筒收发结构用作服务器，另一个可见光单筒收发结构用作客户端，服务器的第一单筒和客户端的第一单筒的筒口相对，分别设于服务器和客户端中对应位置上，且均含有一个可见光发射器和N个可见光接收器。服务器与客户端之间的信息交互过程为，服务器或客户端的一个可见光发射器发射可见光信号，由客户端或服务器的N个可见光接收器对可见光信号进行充分的接收，经由后端处理模块处理后获取可见光信号所承载的来自服务器或客户端的信息，在上述通信系统中，采用了具有N个可见光接收器的单筒收发结构，进一步增强了可见光的接收效果，从而较大限度地保障了下行或上行的信息交互，同时实现了可见光通信系统大小的有效缩减，为未来可见光通信系统朝着小型、集成化的方向发展奠定了基础。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种可见光通信系统的单筒收发结构，其特征在于，包含：第一单筒、底座、可见光发射器和可见光接收器；

所述底座设于所述第一单筒的底部，所述可见光发射器和所述可见光接收器均设于所述底座上，分别用于发射和接收可见光信号。

2.根据权利要求1所述的一种可见光通信系统的单筒收发结构，其特征在于，所述单筒收发结构还包含第二单筒，所述第二单筒设于所述第一单筒内，与所述底座相连；

所述可见光发射器和所述可见光接收器中的一种器件设于所述第二单筒的内部，另一种器件设于所述第二单筒和所述第一单筒之间的环形部分。

3.根据权利要求2所述的一种可见光通信系统的单筒收发结构，其特征在于，所述可见光发射器为N个，N为自然数，设于所述第二单筒和所述第一单筒之间的环形部分；

所述可见光接收器为一个，设于所述第二单筒的内部。

4.根据权利要求3所述的一种可见光通信系统的单筒收发结构，其特征在于，所述N为4，所述4个可见光发射器等间距地围设在所述第二单筒与所述第一单筒之间的环形部分。

5.根据权利要求1所述的一种可见光通信系统的单筒收发结构，其特征在于，所述可见光发射器为LED灯，所述可见光接收器为光电检测器。

6.根据权利要求2所述的一种可见光通信系统的单筒收发结构，其特征在于，所述可见光发射器为一个，设于所述第二单筒的内部；

所述可见光接收器为N个，N为自然数，设于所述第二单筒和所述第一单筒之间的环形部分。

7.根据权利要求6所述的一种可见光通信系统的单筒收发结构，其特征在于，所述N为4，所述4个可见光接收器等间距地围设在所述第二单筒与所述第一单筒之间的环形部分。

8.一种可见光通信系统，其特征在于，包含服务器和客户端，所述服务器和客户端分别包含权利要求1至7中任一项所述的一个单筒收发结构；

所述服务器的第一单筒和所述客户端的第一单筒筒口相对、分别设于所述服务器和所述客户端内对应位置上。

9.根据权利要求8所述的一种可见光通信系统，其特征在于，所述服务器的可见光发射器与所述客户端的可见光接收器对应设置，所述客户端的可见光接收器接收所述服务器的可见光发射器发射的可见光信号；

所述服务器的可见光接收器和所述客户端的可见光发射器对应设置，所述服务器的可见光接收器接收所述客户端的可见光发射器发射的可见光信号。

10.根据权利要求8所述的一种可见光通信系统，其特征在于，所述服务器的第二单筒和所述客户端的第二单筒筒口相对、分别设于所述服务器和所述客户端中对应位置上。