CN105591696A - 一种基于led光源室内通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种基于LED光源室内通信系统，包括信号发生源、调制模块、整形电路、驱动电路、LED装置、无线信道、光电检测电路、前置放大电路、滤波与主放大电路、解调模块，显示装置，信号发生源产生信号源后经过调制模块进行调制后再经过整形电路对信号进行整形处理，然后传送到LED装置的驱动电路，驱动电路驱动LED装置进行传输，传输的方式通过无线信道，然后通过光电检测电路进行接收，接收的信号通过前置放大电路然后经过滤波与主放大电路对信号进行前期处理，最后解调模块对信号进行解调然后进行显示。本发明通过白光LED的室内可见光通信系实现不依赖硬件终端即可通信，能够有效利用LED光源，节约成本，能够广泛适用。

Description

一种基于LED光源室内通信系统

技术领域

本发明属于照明领域，更具体地涉及一种基于LED光源室内通信系统。

背景技术

发光二极管简称为LED。由含镓（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。因化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。

发光二极管还可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。

LED的控制模式有恒流和恒压两种，有多种调光方式，比如模拟调光和PWM调光，大多数的LED都采用的是恒流控制，这样可以保持LED电流的稳定，不易受VF的变化，可以延长LED灯具的使用寿命。

随着行业的继续发展，技术的飞跃突破，应用的大力推广，LED的光效也在不断提高，价格不断走低。新的组合式管芯的出现，也让单个LED管(模块)的功率不断提高。通过同业的不断努力研发，新型光学设计的突破，新灯种的开发，产品单一的局面也有望在进一步扭转。控制软件的改进，也使得LED照明使用更加便利。这些逐步的改变，都体现出了LED发光二极管在照明应用的前景广阔。

LED被称为第四代光源，具有节能、环保、安全、寿命长、低功耗、低热、高亮度、防水、微型、防震、易调光、光束集中、维护简便等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域。

LED优点：电光转化效率高（接近60%，绿色环保、寿命长（可达10万小时）、工作电压低（3V左右）、反复开关无损寿命、体积小、发热少、亮度高、坚固耐用、易于调光、色彩多样、光束集中稳定、启动无延时；

LED缺点：起始成本高、显色性差、大功率LED效率低、恒流驱动（需专用驱动电路）。相比之下，各种传统照明存在一定的缺陷。

可见光通信技术，是利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的，将高速因特网的电线装置连接在照明装置上，插入电源插头即可使用。利用这种技术做成的系统能够覆盖室内灯光达到的范围，电脑不需要电线连接，因而具有广泛的开发前景。

与目前使用的无线局域网（无线LAN）相比，“可见光通信”系统可利用室内照明设备代替无线LAN局域网基站发射信号，其通信速度可达每秒数十兆至数百兆，未来传输速度还可能超过光纤通信。利用专用的、能够接发信号功能的电脑以及移动信息终端，只要在室内灯光照到的地方，就可以长时间下载和上传高清晰画像和动画等数据。该系统还具有安全性高的特点。用窗帘遮住光线，信息就不会外泄至室外，同时使用多台电脑也不会影响通信速度。由于不使用无线电波通信，对电磁信号敏感的医院等部门可以自由使用该系统。

发明内容

1、本发明的目的。

本发明为了有效利LED光源进行光电通信，解决现有技术中依赖硬件结构才能通信的弊端而提出的一种基于LED光源室内通信系统。

2、本发明所采用的技术方案。

基于LED光源室内通信系统，包括信号发生源、调制模块、整形电路、驱动电路、LED装置、无线信道、光电检测电路、前置放大电路、滤波与主放大电路、解调模块，显示装置，信号发生源产生信号源后经过调制模块进行调制后再经过整形电路对信号进行整形处理，然后传送到LED装置的驱动电路，驱动电路驱动LED装置进行传输，传输的方式通过无线信道，然后通过光电检测电路进行接收，接收的信号通过前置放大电路然后经过滤波与主放大电路对信号进行前期处理，最后解调模块对信号进行解调然后进行显示。

更进一步的具体实施例中，所述的信号发生源为信息处理装置，调制模块采用OFDM模块，二进制数据通过RS232串口送入调制模块。

更进一步的具体实施例中，所述的OFDM调制依次经过串并转换、正交振幅调制映射、添零、共轭、IFFT变换、添加CP、并串转换操作得到OFDM调制信号。

更进一步的具体实施例中，所述的显示装置接受信号源发出的信号，经过RS232串口接收进来，进行串并转换处理得到多路并行数据。

更进一步的具体实施例中，所述的信号为串行数据，首先通过一个四位的移位寄存器，接着存入一个四位的锁存器，其中时钟信号的四分频信号作为锁存信号，因而每进入四位数据就向显示装置发送一次，实现了信号的串并转换处理。

更进一步的具体实施例中，选用的调制方式有BPSK、QPSK、16QAM或者64QAM，将输入的数据先按每n个符号分成一组，然后将每一组符号按特定的方式映射成一个复数，然后按照一定的方式映射到相对应的星座图上，分别进行IFFT变换完成调制。

更进一步的具体实施例中，所述的整形电路调制信号经过高速比较器消除信号可能存在的变形，得到所需的标准矩形方波信号，电阻和用于设定整形处理的比较电平，其计算公式为：。

更进一步的具体实施例中，所述的滤波与放大电路由二阶压控电压源低通滤波器和压控电压源高通滤波器串联而成的带通滤波器。

3、本发明的有益效果。

本发明通过白光LED的室内可见光通信系实现不依赖硬件终端即可通信，能够有效利用LED光源，节约成本，能够广泛适用。

附图说明

图1为本发明的示意图。

具体实施方式

为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。

实施例

基于LED光源室内通信系统，包括信号发生源、调制模块、整形电路、驱动电路、LED装置、无线信道、光电检测电路、前置放大电路、滤波与主放大电路、解调模块，显示装置，信号发生源产生信号源后经过调制模块进行调制后再经过整形电路对信号进行整形处理，然后传送到LED装置的驱动电路，驱动电路驱动LED装置进行传输，传输的方式通过无线信道，然后通过光电检测电路进行接收，接收的信号通过前置放大电路然后经过滤波与主放大电路对信号进行前期处理，最后解调模块对信号进行解调然后进行显示。所述的信号发生源为信息处理装置，调制模块采用OFDM模块，二进制数据通过RS232串口送入调制模块。所述的OFDM调制依次经过串并转换、正交振幅调制映射、添零、共轭、IFFT变换、添加CP、并串转换操作得到OFDM调制信号。显示装置接受信号源发出的信号，经过RS232串口接收进来，进行串并转换处理得到多路并行数据。信号为串行数据，首先通过一个四位的移位寄存器，接着存入一个四位的锁存器，其中时钟信号的四分频信号作为锁存信号，因而每进入四位数据就向显示装置发送一次，实现了信号的串并转换处理。选用的调制方式有BPSK、QPSK、16QAM或者64QAM，将输入的数据先按每n个符号分成一组，然后将每一组符号按特定的方式映射成一个复数，然后按照一定的方式映射到相对应的星座图上，分别进行IFFT变换完成调制。

更进一步的具体实施例中，所述的整形电路调制信号经过高速比较器消除信号可能存在的变形，得到所需的标准矩形方波信号，电阻和用于设定整形处理的比较电平，其计算公式为：。滤波与放大电路由二阶压控电压源低通滤波器和压控电压源高通滤波器串联而成的带通滤波器。本发明通过白光LED的室内可见光通信系实现不依赖硬件终端即可通信的情况，能够有效利用LED光源，节约成本，能够广泛适用。

Claims (8)

1.一种基于LED光源室内通信系统，其特征在于包括信号发生源、调制模块、整形电路、驱动电路、LED装置、无线信道、光电检测电路、前置放大电路、滤波与主放大电路、解调模块，显示装置，信号发生源产生信号源后经过调制模块进行调制后再经过整形电路对信号进行整形处理，然后传送到LED装置的驱动电路，驱动电路驱动LED装置进行传输，传输的方式通过无线信道，然后通过光电检测电路进行接收，接收的信号通过前置放大电路然后经过滤波与主放大电路对信号进行前期处理，最后解调模块对信号进行解调然后进行显示。

2.根据权利要求1所述的基于LED光源室内通信系统，其特征在于：所述的信号发生源为信息处理装置，调制模块采用OFDM模块，二进制数据通过RS232串口送入调制模块。

3.根据权利要求2所述的基于LED光源室内通信系统，其特征在于：所述的OFDM调制依次经过串并转换、正交振幅调制映射、添零、共轭、IFFT变换、添加CP、并串转换操作得到OFDM调制信号。

4.根据权利要求1所述的基于LED光源室内通信系统，其特征在于：所述的显示装置接受信号源发出的信号，经过RS232串口接收进来，进行串并转换处理得到多路并行数据。

5.根据权利要求4所述的基于LED光源室内通信系统，其特征在于：所述的信号为串行数据，首先通过一个四位的移位寄存器，接着存入一个四位的锁存器，其中时钟信号的四分频信号作为锁存信号，因而每进入四位数据就向显示装置发送一次，实现了信号的串并转换处理。

6.根据权利要求2或3所述的基于LED光源室内通信系统，其特征在于：选用的调制方式有BPSK、QPSK、16QAM或者64QAM，将输入的数据先按每n个符号分成一组，然后将每一组符号按特定的方式映射成一个复数，然后按照一定的方式映射到相对应的星座图上，分别进行IFFT变换完成调制。

7.根据权利要求1所述的基于LED光源室内通信系统，其特征在于：所述的整形电路调制信号经过高速比较器消除信号可能存在的变形，得到所需的标准矩形方波信号，电阻和用于设定整形处理的比较电平，其计算公式为：。

8.根据权利要求1所述的基于LED光源室内通信系统，其特征在于：所述的滤波与放大电路由二阶压控电压源低通滤波器和压控电压源高通滤波器串联而成的带通滤波器。