CN107659357A - 一种电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电子设备，集成有可见光通信接收装置，用以将接收的可见光信号转化为电信号，且将所述电信号依次进行放大、滤波以及电平比较后进行转发。本发明的电子设备中，直接集成有可见光通信接收装置，可以快速、高效、方便的接收可见光信号，通信速率不受所采用的电子设备的外部接口的限制，便于大范围推广。

Description

一种电子设备
技术领域
本发明涉及一种电子设备，特别是涉及一种具有可见光通信功能的电子设备。
背景技术
可见光通信(VLC，Visible Light Communication)是一种在LED技术上发展起来的新兴的、短距离高速无线通信技术。可见光通信技术利用LED的快速响应特性承载明暗闪烁信号从而实现高速数据传输，在不影响正常照明的前提下，可使照明设备具备“无线路由器”、“通信基站”、“网络接入点”等功能，实现照明和通信的深度融合。
与传统无线通信技术相比，可见光通信具有诸多明显优势：作为可见光通信发射光源的LED无所不在，其数量是目前无线通信基站和热点的万倍以上，将为可见光通信的市场化起到巨大推动作用；可见光通信光源LED发射的是可见光，对人体无害，不存在电磁辐射问题，安全环保，是真正的绿色通信技术；由于可见光不能穿透遮挡物和墙壁，不受其他射频电磁波干扰，在室内传输的可见光信号可以保证信息不会外泄；考虑到对人身体安全，普通的无线光通信技术对信号的发射功率都有比较严格的限制，在可见光通信中，由于白光对人眼的安全性，室内LED灯的发射功率可以高达十瓦以上，使可见光通信有非常高的信噪比，为其高速传输打下了良好基础；可见光通信兼具照明、通信和控制定位等多种功能，现有照明终端安装改造方便，利于广泛部署。由于其高速、绿色环保、无电磁辐射和保密性等诸多优点，可见光通信在新一代移动互联网中具有广泛的应用前景。
随着可见光通信技术的快速发展，已经提出了利用移动电子设备的摄像头来接收可见光信号的技术，也提出了利用外置的接收设备来接收光信号并通过移动电子设备的各类外部接口将通信数据传送给电子设备的技术，但是前者受制于摄像头的采集频率，通信速率较低，后者需要外置的可见光接收设备，应用多有不便，无法大范围推广，且其通信速率也受制于所采用的电子设备的外部接口，存在一定的限制。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电子设备，用于解决现有技术中不能在电子设备中方便、高效的应用可见光通信技术的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电子设备，集成有：可见光通信接收装置，用以将接收的可见光信号转化为电信号，且将所述电信号依次进行放大、滤波以及电平比较后进行转发。
于本发明的一实施例中，所述装置包括前端单元、线性信道单元和数据恢复单元，所述线性信道单元分别与所述前端单元和所述数据恢复单元电连接。
于本发明的一实施例中，其特征在于，所述前端单元为互阻型前端，用以将所述可见光信号转化为电信号，且对所述电信号进行前置放大。
于本发明的一实施例中，所述线性信道单元用于对经过前置放大的电信号进行再次放大，且对再次放大后的所述电信号进行低通滤波。
于本发明的一实施例中，所述数据恢复单元用以从所述可见光信号中分离出包含时隙信息的频谱分量，且在所述频谱分量决定的采样时间内，将所述线性信道单元输出的所述电信号与预设电平阈值进行比较，并将比较结果进行转发。
于本发明的一实施例中，所述前端单元包括：光检测器，用以将所述光信号转化为电信号；前置放大器，与所述光检测器电连接，用以对所述电信号进行前置放大。
于本发明的一实施例中，所述线性信道单元包括：高增益放大器，与所述前置放大器电连接，用以对经过前置放大的所述电信号进行再次放大；低通滤波器，与所述高增益放大器电连接，用以对经过所述高增益放大器再次放大的电信号进行低通滤波后输出。
于本发明的一实施例中，所述数据恢复单元包括：时钟恢复电路，用于从所述可见光信号中分离出包含时隙信息的频谱分量以决定所述采样时间；电平比较电路，与所述时钟恢复电路以及所述低通滤波器电连接，用以接收所述时钟恢复电路转发的所述采样时间，且在所述采样时间内，将所述低通滤波器输出的电信号与所述预设电平阈值进行比较，以获得电平比较结果，并将所述电平比较结果进行转发。
于本发明的一实施例中，所述电子设备还包括逻辑模块，所述逻辑模块包括通信接口单元、处理单元以及存储单元，所述通信接口单元与所述电平比较电路电连接，用以接收所述电平比较结果；所述处理单元，与所述通信接口单元电连接，用以将所述电平比较结果处理为对应的数据信号；所述存储单元，与所述处理单元电连接，用以存储所述数据信号。
于本发明的一实施例中，所述可见光通信接收装置的所述前置放大器、所述高增益放大器、所述低通滤波器、所述时钟恢复电路以及所述电平比较电路集成于一芯片上。
如上所述，本发明的电子设备，集成有可见光通信接收装置，用以将接收的可见光信号转化为电信号，且将所述电信号依次进行放大、滤波以及电平比较后进行转发。本发明的电子设备中，直接集成有可见光通信接收装置，可以快速、高效、方便的接收可见光信号，通信速率不受所采用的电子设备的外部接口的限制，便于大范围推广。
附图说明
图1显示为本发明的电子设备在一具体实施例中的组成示意图。
图2显示为本发明的电子设备在一具体实施例中的组成示意图。
图3显示为本发明的电子设备在一具体实施例中的组成示意图。
图4显示为本发明的电子设备在一具体实施例中的组成示意图。
元件标号说明
1 电子设备
11 前端单元
111 光检测器
112 前置放大器
12 线性信道单元
121 高增益放大器
122 低通滤波器
13 数据恢复单元
131 时钟恢复电路
132 电平比较电路
14 逻辑模块
141 通信接口单元
142 处理单元
143 存储单元
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
当前的市场上的电子设备诸如手机、平板电脑、笔记本电脑、数码播放器，以及可穿戴设备，如智能手表、智能腕带和智能眼镜等，这些电子设备都未配备基于可见光通信的光信号接收装置。随着可见光通信技术的快速发展，已经提出了利用移动电子设备的摄像头来接收可见光信号的技术，也提出了利用外置的接收设备来接收光信号并通过移动电子设备的各类外部接口将通信数据传送给电子设备的技术，但是前者受制于摄像头的采集频率，通信速率较低，后者需要外置的可见光接收设备，应用多有不便，无法大范围推广，且其通信速率也受制于所采用的电子设备的外部接口，存在一定的限制。本发明的提出一种电子设备，它将专用的可见光接收设备集成在电子设备中，来接收可见光信号。这一设计的明显优势是，使得电子设备在不连接外置接收设备的情况下具备高速的可见光信号接收能力，从而为可见光通信的应用创造出巨大的平台资源。
请参阅图1，显示为本发明的电子设备在一具体实施例中的组成示意图。于实际的实施方式中，所述电子设备10为可移动电子设备，例如为包括但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、数码播放器以及可穿戴设备，可穿戴设备如智能手表、智能腕带和智能眼镜等。可见光信号的发射源可以是发光二极管，发光二极管发射的经过调制的可见光通过空气信道传播，被可见光通信接收装置接收。所述电子设备1集成有可见光通信接收装置10，用以将接收的可见光信号转化为电信号，且将所述电信号依次进行放大、滤波以及电平比较后进行转发。进一步参阅图2，显示为本发明的电子设备在一具体实施例中的组成示意图。所述可见光通信接收装置10包括前端单元11、线性信道单元12和数据恢复单元13，所述线性信道单元12分别与所述前端单元11和所述数据恢复单元13电连接。
于本发明的一实施例中，所述前端单元11用以将所述可见光信号转化为电信号，且对所述电信号进行前置放大。所述前端单元11为互阻型前端，具有较高的灵敏度和较大的带宽，不需要采用均衡电路。
所述线性信道单元12用于对经过前置放大的电信号进行再次放大，且对再次放大后的所述电信号进行低通滤波。
所述数据恢复单元13用以从所述可见光信号中分离出包含时隙信息的频谱分量，且在所述频谱分量决定的采样时间内，将所述线性信道单元12输出的所述电信号与预设电平阈值进行比较，并将比较结果进行转发。
具体的，进一步参阅图3，显示为本发明的电子设备在一具体实施例中的组成示意图。所述前端单元11包括光检测器111和前置放大器112，所述光检测器111用以将所述光信号转化为电信号；优选的，所述光检测器111是一个高速的PIN型Si光电二极管，用于将光比特流转变成随时间变化的电信号。
所述前置放大器112与所述光检测器111电连接，用以对所述电信号进行前置放大。
进一步参阅图3，所述线性信道单元12包括：高增益放大器121和低通滤波器122。
所述高增益放大器121与所述前置放大器112电连接，用以对经过前置放大的所述电信号进行再次放大；所述高增益放大器121的增益自动控制在线性区，无论入射到所述可见光通信接收装置10的光信号的平均光功率有多大，都能将平均输出电压限制在一个固定的值上。
所述低通滤波器122与所述高增益放大器121电连接，用以对经过所述高增益放大器121再次放大的电信号进行低通滤波后输出。即将从所述高增益放大器121输出的电压进行脉冲整形，以减小噪声
于本发明的一实施例中，所述数据恢复单元13包括时钟恢复电路131和电平比较电路132。
所述时钟恢复电路131用于从所述可见光信号中分离出包含时隙信息的频谱分量以决定所述采样时间；所述电平比较电路132与所述时钟恢复电路131以及所述低通滤波器122电连接，用以接收所述时钟恢复电路131转发的所述采样时间，且在所述采样时间内，将所述低通滤波器122输出的电信号与所述预设电平阈值进行比较，以获得电平比较结果，并将所述电平比较结果进行转发。由于所述可见光通信接收装置10工作过程中的噪声是固有的，电平比较电路132是一个判决电路，会有一定的错判概率，该预设电平阈值是以该电平比较电路达到最小的错判概率来选取。
于本发明的一实施例中，进一步参阅图4，显示为本发明的电子设备在一具体实施例中的组成示意图。所述电子设备1还包括逻辑模块14，所述逻辑模块14包括通信接口单元141、处理单元142以及存储单元143，所述通信接口单元141与所述电平比较电路132电连接，用以接收所述电平比较结果；所述处理单元142与所述通信接口单元141电连接，用以将所述电平比较结果处理为对应的数据信号，所述数据信号即为原始发送的转化为光信号之前的信号，例如为一语音信号、图像信号或视频信号等；所述存储单元143，与所述处理单元142电连接，用以存储所述数据信号。所述存储器143可包括高速随机存取存储器，并且还可包括非易失性存储器，例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备。在某些实施例中，存储器还可以包括远离一个或多个处理器的存储器，例如经由RF电路或外部端口以及通信网络(未示出)访问的网络附加存储器，其中所述通信网络可以是因特网、一个或多个内部网、局域网(LAN)、广域网(WLAN)、存储局域网(SAN)等，或其适当组合。存储器控制器可控制设备的诸如CPU和外设接口之类的其他组件对存储器的访问。
于本发明的一实施例中，所述可见光通信接收装置10的所述前置放大器112、所述高增益放大器121、所述低通滤波器122、所述时钟恢复电路131以及所述电平比较电路132集成于一芯片上。优选的，所述可见光通信接收装置10除去所述光检测器111的其他装置均集成于一芯片上，以实现高比特率工作速度的要求。
综上所述，本发明的电子设备，集成有：可见光通信接收装置，用以将接收的可见光信号转化为电信号，且将所述电信号依次进行放大、滤波以及电平比较后进行转发。本发明的电子设备中，直接集成有可见光通信接收装置，可以快速、高效、方便的接收可见光信号，通信速率不受所采用的电子设备的外部接口的限制，便于大范围推广。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种电子设备，其特征在于，包括：
可见光通信接收装置，用以将接收的可见光信号转化为电信号，且将所述电信号依次进行放大、滤波以及电平比较后进行转发。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述装置包括前端单元、线性信道单元和数据恢复单元，所述线性信道单元分别与所述前端单元和所述数据恢复单元电连接。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述前端单元为互阻型前端，用以将所述可见光信号转化为电信号，且对所述电信号进行前置放大。
4.根据权利要求3所述的电子设备，其特征在于，所述线性信道单元用于对经过前置放大的电信号进行再次放大，且对再次放大后的所述电信号进行低通滤波。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其特征在于，所述数据恢复单元用以从所述可见光信号中分离出包含时隙信息的频谱分量，且在所述频谱分量决定的采样时间内，将所述线性信道单元输出的所述电信号与预设电平阈值进行比较，并将比较结果进行转发。
6.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述前端单元包括：
光检测器，用以将所述光信号转化为电信号；
前置放大器，与所述光检测器电连接，用以对所述电信号进行前置放大。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述线性信道单元包括：
高增益放大器，与所述前置放大器电连接，用以对经过前置放大的所述电信号进行再次放大；
低通滤波器，与所述高增益放大器电连接，用以对经过所述高增益放大器再次放大的电信号进行低通滤波后输出。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述数据恢复单元包括：
时钟恢复电路，用于从所述可见光信号中分离出包含时隙信息的频谱分量以决定所述采样时间；
电平比较电路，与所述时钟恢复电路以及所述低通滤波器电连接，用以接收所述时钟恢复电路转发的所述采样时间，且在所述采样时间内，将所述低通滤波器输出的电信号与所述预设电平阈值进行比较，以获得电平比较结果，并将所述电平比较结果进行转发。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括逻辑模块，所述逻辑模块包括通信接口单元、处理单元以及存储单元，
所述通信接口单元与所述电平比较电路电连接，用以接收所述电平比较结果；
所述处理单元，与所述通信接口单元电连接，用以将所述电平比较结果处理为对应的数据信号；
所述存储单元，与所述处理单元电连接，用以存储所述数据信号。
10.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述可见光通信接收装置的所述前置放大器、所述高增益放大器、所述低通滤波器、所述时钟恢复电路以及所述电平比较电路集成于一芯片上。
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