CN106788713A - 光通信系统及光通信发送装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光通信系统及光通信发送装置，以改变数字信号的第一区间与第二区间的比例或/及第二区间的振幅大小的方法调变量位信号并以光信号形式发出，使得作为光信号接收装置的太阳能板所接收到的光信号在可以在不用解调变的情况下直接取得该至少一数字信号，可减少以太阳能板作为光信号接收器时的成本并提升传输效率。

Description

光通信系统及光通信发送装置
技术领域
本发明是有关于一种光通信系统，特别是有关于提升以太阳能板为光通信接收器时的传输速率的光通信系统及光通信发送装置。
背景技术
随着因特网的快速发展，物联网(Internet of Things，IOT)的技术不但越来越受到各界的重视，也广泛运用于不同的生活领域中。
所谓物联网是种基于因特网而让物联网内所有具有网络联机能力的实体对象实现互联互通的网络，在物联网内每个实体对象都可以透过网络被存取或是操控，通过物联网可以对设备、机器、及物品等进行集中管理与操控，其应用范围相当广泛，例如：智慧生活环境、健康医疗及物品防盗等。
光通信系统是一种以光波作为传输媒介的一种通信系统，虽然光波与无线电波都是属于电磁波的一种，但是光波的频率要高于无线电波，且光波的波长比无线电波的波长短，这样的特性使得光通信系统有着高安全性、无电磁波干扰(EMI，Electromagnetic Interference)及信息容量高等优点。
常见的光通信系统使用光纤、雷射、红外线或紫外线等。如果按照波长来区分的话可分为不可见光通信系统及可见光通信系统，不过此两种通信系统皆可用来进行信息的传输。
由于光通信有着高安全性、无电磁波干扰及信息容量高等优点，此外，由于光通信具有无电磁波干扰的特性，使得光通信系统可以被运用在医院、飞机等特殊场所，是一种适合用于物联网中的通信方式。
光通信系统中所使用的接收器分为主动式接收器及被动式接收器。其中主动式接收器因需要在接收器上外接电源以提供额外的电能来驱动接收器，会使得装上主动式接收器的设备接的体积增加，且需要时常的更换电池使得持续使用时间不足，又或者是需以电源线连接供电装置造成设备无法任意改变位置，较不适合用于物联网中。被动式接收器则因为频率响应速率较慢，造成接收到的信号频宽速率有限。
现今已有技术以太阳能板作为光通信系统的接收器，此技术是利用太阳能板接收照明光线，并从太阳能板的电信号输出的波型变化中取得照明光线中所包含的信息。
然而，太阳能板在作为光通信系统的接收器时为一种被动式接收器，如图1所示，其为运用太阳能板作为光通信系统的接收器时传输速率的眼图，从图1可知在使用太阳能板作为光通信系统的接收器时其传输速率仅能在0.01Mbit/s左右，因此势必要有一种光通信系统用以改善太阳能板作为光通信系统的接收器的传输速度。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种光通信系统，藉由调变量位信号的振幅达到提升以太阳能板作为光通信系统的接收器时的传输速度。
本发明的目的，在于提供一种光通信发送装置，用以调变量位信号的振幅。
为达上述的指称的各目的与功效，本发明的一实施例系揭示一种光通信系统，其包含一光通信发送装置及一光通信接收装置。该光通信发送装置包含一调变单元及一光源单元。该光通信接收装置包含一太阳能板。至少一数字信号调变后该光源单元发送至少一光信号至该太阳能板，该太阳能板产生至少一电信号，透过该至少一电信号变化取得该至少一数字信号。
于本发明的一实施例中，其中该至少一数字信号包含一第一区间及一第二区间，当该至少一数字信号为高准位信号时，该调变单元将该第二区间的振幅降低，当该至少一数字信号为低准位信号时，该调变单元将该第二区间的振幅提高。
于本发明的一实施例中，该至少一电信号为电压或电流。
于本发明的一实施例中，当该至少一电信号为高电压或高电流时，该至少一数字信号为高准位信号，当该至少一电信号为低电压或低电流时，该至少一数字信号为低准位信号。
于本发明的一实施例中，当该至少一电信号为高电压或高电流时，该至少一数字信号为低准位信号，当该至少一电信号为低电压或低电流时，该至少一数字信号为高准位信号。
于本发明的一实施例中，其中该光通信发送装置更包含一控制单元，该控制单元发送一控制信号至该调变单元，该调变单元依据该控制信号调整该第一区间与该第二区间的比例或/及振幅。
于本发明的一实施例中，其中该控制单元是依据该太阳能板的频宽限制调整该第一区间与该第二区间的比例或/及振幅。
于本发明的一实施例中，其中该光通信接收装置更包含一蓄电单元，该蓄电单元藉由该至少一电信号充电。
于本发明的一实施例中，其中更包含一电子装置，该电子装置电性连接该光通信接收装置。
于本发明的一实施例中，其中该光通信接收装置发送该至少一数字信号至该电子装置。
于本发明的一实施例中，其中该蓄电单元供应该电子装置于运作时所需的电能。
于本发明的一实施例中，其中该光源单元将该至少一光信号以可见光或不可见光的形式发出。
于本发明的一实施例中，其中该蓄电单元为电容器或电池。
此外，本发明提供另一种光通信发送装置，包含一调变单元及一光源单元，用以调变至少一数字信号，并将该至少一调变后的数字信号以可见光或不可见光的形式发出。
于本发明的一实施例中，该光通信发送装置更包含一控制单元，用以控制该调变单元。
于本发明的一实施例中，其中该控制单元是依据一接收端的频宽限制控制该调变单元。
于本发明的一实施例中，该光源单元将该至少一光信号以可见光或不可见光的形式发出。
附图说明
图1：其为运用太阳能板作为光通信系统的接收器时传输速率在0.01Mbit/s时的眼图；
图2：其为本发明的第一实施例的光通信系统的方块图；
图3A：其为本发明的第一实施例的光通信系统的高准位调变示意图；
图3B：其为本发明的第一实施例的光通信系统的低准位调变示意图；
图4：其为本发明的第一实施例的光通信系统的传输速率与位元错误率折线图及眼图；
图5：其为本发明的第二实施例的光通信系统的方块图；以及
图6：其为本发明的第三实施例的光通信系统的方块图。
【图号对照说明】
10 光通信发送装置
101 调变单元
103 光源单元
105 电源供应单元
107 控制单元
30 光信号
50 光通信接收装置
501 太阳能板
503 蓄电单元
70 数字信号
701 第一区间
703 第二区间
80 调变信号
90 电子装置
具体实施方式
为了使本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，特用较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：
先前的技术中，运用太阳能板作为光通信系统的接收器时传输速率不佳，因此本发明提出一种于光信号发送前预先调变光信号的振幅，以提升运用太阳能板作为光通信系统的接收器时的传输速率。
于此说明为达成本发明的第一实施例的光通信系统所需的装置，请参阅图2，其为本发明的第一实施例的光通信系统的方块图。如图所示，本发明的光通信系统包含：一光通信发送装置10及一光通信接收装置50。该光通信发送装置10发送至少一光信号30至该光通信接收装置50。
在此先说明该光通信发送装置10，该光通信发送装置10包含：一调变单元101、一光源单元103及一电源供应单元105。该调变单元101电性连接该光源单元103。该电源供应单元105电性连接该调变单元101及该光源单元103。该调变单元101用以调变量位信号成调变信号。该光源单元103用以将调变信号以可见光(例如：雷射或LED)或不可见光(例如：红外线或紫外线)的形式发出。该电源供应单元105提供该调变单元101及该光源单元103于运作时所需的电能。
接着说明该光通信接收装置50，该光通信收装置50包含：一太阳能板501及一蓄电单元503。该太阳能板501收受光线后会产生电信号，透过该至少一电信号变化取得该数字信号，其中该至少一电信号为电压或电流。该蓄电单元503为电池或电容器用以储存电能。
于此说明本发明的光通信系统执行时的流程，请搭配图2并参阅图3A及图3B，其为本发明的第一实施例的光通信系统的高准位调变示意图及低准位调变示意图。该调变单元101接收至少一数字信号70，当该至少一数字信号70为高准位信号或低准位信号，该至少一数字信号70包含一第一区间701及一第二区间703。如图3A所示，当该调变单元101所接收到的该至少一数字信号70为高准位信号时，该调变单元101将该至少一数字信号70的该第二区间703的振幅降低，使该至少一数字信号70成为至少一调变信号80；如图3B所示，当该调变单元101所接收到的该至少一数字信号70为低准位信号时，该调变单元101将该至少一数字信号70的该第二区间703的振幅提升，使该至少一数字信号70成为至少一调变信号80。该至少一数字信号70经调变成至少一调变信号80后，该光源单元103接收该至少一调变信号80，并依据该至少一调变信号80发出该至少一光信号30。
该光通信接收装置50的该太阳能板501接收该至少一光信号30，太阳能板501在收受该至少一光信号30后会产生至少一电信号，透过该至少一电信号变化取得该至少一数字信号70，当该至少一电信号为高电压或高电流时，该至少一数字信号70为高准位信号，当该至少一电信号为低电压或低电流时，该数字信号70为低准位信号，亦可是高电压或高电流代表低准位信号，低电压或低电流代表高准位信号。举例而言，当该至少一电信号为电压时，电压5伏特代表该数字信号70为高准位信号，电压为1伏特代表该数字信号70为低准位信号；该至少一电信号为电流时，电流5安培代表该数字信号70为低准位信号，电流1安培代表该数字信号70为高准位信号。
因为太阳能板作为光通信系统的接收器时为一种被动式接收器，且会有低频率通过的特性，该光源单元103依据该至少一调变信号80所发出的该至少一光信号30会在该太阳能板501接收到后产生信号变形，而于本发明中该至少一调变信号80以依据上述的调变改变振幅并由该光源单元103以光信号的形式发出后，该太阳能板501收受该至少一光信号30所产生的该至少一电信号的变化会因为变形而从该至少一调变信号80还原成该至少一数字信号70。换而言的，本发明利用太阳能板的特性使得该光通信接收装置50不需要以解调变单元来解调变调变信号即可取得数字信号。该蓄电单元503藉由该至少一电信号充电。
接着请参阅图4，其为本发明的第一实施例的光通信系统的传输速率与位元错误率折线图及眼图，如图所示，依据本发明的第一实施例的光通信系统进行光通信时，在传输速率达0.4Mbit/s时依然可以有良好的传输效能。
于此即完成本发明的光通信系统的第一实施例，藉由预先调变信号振幅的方法提升以太阳能板作为光通信系统的接收器时的传输效率，亦可以使得接收器不需要有解调变单元，达到提高效能及节省成本的功效。
接着说明本发明的第二实施例的光通信系统，请参阅图5，其为本发明的第二实施例的光通信系统的方块图，如图所示，本实施例与第一实施例的差异在于，该光通信发送装置10更包含有一控制单元107，该控制单元107电性连接该调变单元101。
不同频宽的太阳能板会让所接收到的信号有不同程度的变形，因此，需要因应太阳能板的频宽限制让该调变单元101对该至少一数字信号70进行不同的调变。于本实施例执行时，该控制单元107依据该太阳能板501的频宽限制发送一控制信号至该调变单元101，该调变单元101依据该控制信号调整该第一区间701与该第二区间703的比例或/及振幅大小。
举例而言，当该太阳能板501的频宽限制为1k时，该控制单元107所发出的该控制信号会控制该调变单元101，使得该第一区间701与该第二区间703的比例为1：1，且当该至少一数字信号70为高准位时，该第二区间703的振幅调整的幅度为高准位信号的78％，且当该至少一数字信号70为低准位时，该第二区间703的振幅调整的幅度为高准位信号的76％。本实施例其余的部分与第一实施例相同，于此不再赘述。
藉由本发明的光通信系统的第二实施例，可以依据不同的太阳能板的频宽限制，改变调变信号振幅的方法提升以太阳能板作为光通信系统的接收器时的传输效率，使得光通信接收端可使用任意种类的太阳能板，提高了本发明的通用性，亦可以使得接收器不需要有解调变单元，达到提高效能及节省成本的功效。
接着说明本发明的第三实施例的光通信系统，请参阅图6，其为本发明的第三实施例的光通信系统的方块图，如图所示，本实施例与第二实施例的差异在于，更包含有一电子装置90，电性连接该光通信接收装置50。该电子装置90为可依据该至少一数字信号70产生动作的电子装置，该蓄电单元503供应该电子装置90所需的电能。
举例而言，该电子装置90可为太阳能热水器，使用者可以藉由该光通信发送装置10发送信号控制或设定太阳能热水器，该蓄电单元503则供应太阳能热水器于热水时所需的电能。
举例而言，该电子装置90可为太阳能板的转动装置，使用者可以藉由该光通信发送装置10发送信号调整太阳能板的方向及姿态，该蓄电单元503则供应转动装置于转动时所需的电能。
举例而言，该电子装置90可为另一个光通信发送装置10，使用者可以藉由此另一光通信发送装置10加长数字信号传输的距离，该蓄电单元503则供应此另一光通信发送装置10于发送光信号时所需的电能。
于本发明的一实施例中，实际使用时，该至少一数字信号70可为多个数字信号70，该调变单元101调变该些数字信号70成为多个调变信号80，该光源单元103依据该些调变信号80发出多个光信号30，该太阳能板501收受该些光信号产生多个电信号，透过该些电信号变化取得该些数字信号70。举例而言，于实际使用时，多个数字信号70为0101，透过该调变单元101调变后经由该光源单元103发出多个光信号30，该太阳能板501收受该些光信号30时所产生多个电信号为；低电压、高电压、低电压、高电压，透过该些电信号变化可取得该些数字信号70为0101。
上文仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (16)

1.一种光通信系统，其特征在于，其包含：
一光通信发送装置，包含一调变单元及一光源单元，所述调变单元接收至少一数字信号，输出至少一调变信号至所述光源单元，所述光源单元依据所述至少一调变信号发送至少一光信号；以及
一光通信接收装置，包含一太阳能板，其中所述太阳能板收受所述至少一光信号产生至少一电信号，透过所述至少一电信号变化取得所述至少一数字信号。
2.如权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，其中所述至少一数字信号包含一第一区间及一第二区间，其中当所述至少一数字信号为高准位信号时，所述调变单元将所述第二区间的振幅降低，当所述至少一数字信号为低准位信号时，所述调变单元将所述第二区间的振幅提高。
3.如权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，其中所述至少一电信号为电压或电流。
4.如权利要求3所述的光通信系统，其特征在于，其中当所述至少一电信号为高电压或高电流时，所述至少一数字信号为高准位信号，当所述至少一电信号为低电压或低电流时，所述至少一数字信号为低准位信号。
5.如权利要求3所述的光通信系统，其特征在于，其中当所述至少一电信号为高电压或高电流时，所述至少一数字信号为低准位信号，当所述至少一电信号为低电压或低电流时，所述至少一数字信号为高准位信号。
6.如权利要求2所述的光通信系统，其特征在于，其中所述光通信发送装置更包含一控制单元，所述控制单元发送一控制信号至所述调变单元，所述调变单元依据所述控制信号调整所述第一区间与所述第二区间的比例或/及振幅。
7.如权利要求6所述的光通信系统，其特征在于，其中所述控制单元是依据所述太阳能板的频宽限制调整所述第一区间与所述第二区间的比例或/及振幅。
8.如权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，其中所述光通信接收装置更包含一蓄电单元，所述蓄电单元藉由所述至少一电信号充电。
9.如权利要求8所述的光通信系统，其特征在于，其中更包含一电子装置，所述电子装置电性连接所述光通信接收装置。
10.如权利要求9所述的光通信系统，其特征在于，其中所述电子装置接收所述至少一数字信号，所述蓄电单元供应所述电子装置于运作时所需的电能。
11.如权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，其中所述光源单元将所述至少一光信号以可见光或不可见光的形式发出。
12.如权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，其中所述蓄电单元为电容器或电池。
13.一种光通信发送装置，其特征在于，其包含：
一调变单元，接收至少一数字信号，输出至少一调变信号，其中所述至少一数字信号包含一第一区间及一第二区间，当所述至少一数字信号为高准位信号时，所述调变单元将所述第二区间的振幅降低，当所述至少一数字信号为低准位信号时，所述调变单元将所述第二区间的振幅提高；以及
一光源单元，接收所述至少一调变信号，依据所述至少一调变信号发送一光信号。
14.如权利要求13所述的光通信发送装置，其特征在于，其中更包含一控制单元，所述控制单元发送一控制信号至所述调变单元，所述调变单元依据所述控制信号调整所述第一区间与所述第二区间的比例或/及振幅大小。
15.如权利要求14所述的光通信发送装置，其特征在于，其中所述控制单元是依据一接收端的频宽限制调整所述第一区间与所述第二区间的比例或/及振幅，所述接收端为一太阳能板。
16.如权利要求13所述的光通信发送装置，其特征在于，其中所述光源单元将所述至少一光信号以可见光或不可见光的形式发出。
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