CN108768517B - 一种基于ppm的发送端、接收端及可见光通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于PPM的发送端、接收端及可见光通信系统，该发送端包括PPM编码模块、发射电路和LED；所述PPM编码模块的输出端通过发射电路与LED的输入端连接。该接收端包括光电转换模块、接收电路和PPM解码模块，所述光电转换模块的输出端通过接收电路与PPM解码模块的输入端连接。该可见光通信系统包括上述发送端和/或接收端。通过使用本发明的通信方案，解决了传统以无线电波作为传输载体的通信方式的缺点，打破无线电频谱的限制、提高数据传输速率、消除电磁辐射与干扰等，可利于满足无线通信的发展需要。本发明作为一种基于PPM的发送端、接收端及可见光通信系统可广泛应用于无线通信传输领域中。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于PPM的发送端、接收端及可见光通信系统。
背景技术
技术词解释：
PPM：Pulse Position Modulation，脉冲位置调制。
无线通信技术的发展使得人们可以随时随地接入互联网，更快捷地获取联网信息，然而，以无线电波作为传输载体的通信方式存在一定的缺点，例如频率需要授权、存在电磁辐射与干扰等。随着信息时代的到来，无线高速数据传输的重要性越来越大，而目前用于通信的无线电频谱是有限的，因此研究出更具优势的无线传输技术是目前迫切需要解决的问题之一。
近年来，可见光通信(VLC，Visible Light Communication)技术得到了一定的发展，它是通过LED(Light Emitting Diode)发光二极管等可见光光源发出人眼无法感测的高速闪烁信号来传输信息的，这种方法更加符合绿色健康的通信理念。随着照明技术的发展以及可见光通信器件性能的提高，LED的发光效率、功耗、使用寿命、可靠性和成本将得到进一步改善，在往后的日常照明中，LED势必取代白炽灯继而成为最广泛的照明设备，这使得无线可见光通信成为可能。基于以上事实，为了适应无线通信的发展需要以及解决以无线电波作为传输载体的通信方式的缺点，研究设计出一种可见光通信系统是迫切且必要的任务之一。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种基于PPM的发送端、接收端及可见光通信系统，可利于满足无线通信的发展需要，而且可解决传统以无线电波作为传输载体的通信方式的缺点。
本发明所采用的第一技术方案是：一种基于PPM的发送端，包括：
PPM编码模块，用于对输入的数据进行PPM编码处理后得到PPM编码信号；
发射电路，用于根据PPM编码信号来驱动LED发光，从而将PPM编码信号调制到光信道中；
LED，用于根据输入的驱动信号进行发光；
所述PPM编码模块的输出端通过发射电路与LED的输入端连接。
本发明所采用的第二技术方案是：一种基于PPM的接收端，包括：
光电转换模块，用于接收光信道中的光信号后，将接收到的光信号转换成相应的电信号；
接收电路，用于对电信号进行信号放大处理；
PPM解码模块，用于对输入的电信号进行最长脉冲间隔和最短脉冲间隔的检测，根据检测出的最长脉冲间隔和最短脉冲间隔，对输入的电信号进行PPM解调处理；
所述光电转换模块的输出端通过接收电路与PPM解码模块的输入端连接。
本发明所采用的第三技术方案是：一种基于PPM的可见光通信系统，包括上述第一技术方案所述的发送端和/或上述第二技术方案所述的接收端。
本发明的有益效果是：通过使用本发明基于PPM的发送端、接收端和/或可见光通信系统，能够实现可见光通信，从而解决了传统以无线电波作为传输载体的通信方式的缺点，打破无线电频谱的限制、提高数据传输速率、消除电磁辐射与干扰等，可利于满足无线通信的发展需要；而且本发明的通信方案还具有易于实现、结构小、成本低等优点，因此，可利于可见光通信方案的广泛推广和应用，商业价值高。
附图说明
图1是本发明一种基于PPM的发送端的结构示意图；
图2是本发明一种基于PPM的接收端的结构示意图；
图3是本发明一种基于PPM的可见光通信系统的第一具体实施例结构示意图；
图4是本发明一种基于PPM的可见光通信系统的第二具体实施例结构示意图；
图5是本发明一种基于PPM的可见光通信系统中PPM编码模块的具体实施例结构示意图；
图6是本发明一种基于PPM的可见光通信系统中串并转换器的结构示意图；
图7是图6串并转换器的信号波形示意图；
图8是本发明一种基于PPM的可见光通信系统中分频器的结构示意图；
图9是图8分频器的信号波形示意图；
图10是本发明一种基于PPM的可见光通信系统中比较器的结构示意图；
图11是图10比较器的信号波形示意图；
图12是本发明一种基于PPM的可见光通信系统中窄脉冲信号形成器的结构示意图；
图13图12窄脉冲信号形成器的信号波形示意图；
图14是本发明一种基于PPM的可见光通信系统中LED和发射电路的具体电子电路结构示意图；
图15是本发明一种基于PPM的可见光通信系统中接收端的结构框图；
图16是本发明一种基于PPM的可见光通信系统中光电转换模块和接收电路的具体电子电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
在本发明实施例中，输出的数据为“1”，则表示输出高电平，输出的数据为“0”，则表示输出低电平。
为了解决传统以无线电波作为传输载体的通信方式的缺点，并满足无线通信的发展需要，本发明设计了一种可见光通信系统，其所采用的通信调制方式为PPM(PulsePosition Modulation)，即脉冲位置调制方式，其原理为：一个L-PPM符号之间的相距：T＝log2L/RB(RB为码元速率)，符号之间的间隔T又被分为L个时隙，每个时隙宽度为T/L，当有log2L数目的比特数到来，就会调制出一个脉冲，但仅在L个时隙内产生；若有一个n位的数据k，则其第1位表示为：k1，第二位为k2，第n位为kn，即数据k＝(k1,k2,…kn)，设I为时隙的位置，则PPM的映射编码关系为：
I＝k1+2k2+…+2n-1kn
其中，I(0≤I≤2n-1)表示脉冲在第I个时隙位置；
假设L为4，即为4-PPM调制，则有：
若k＝(0,0)，则I＝0；若k＝(1,0)，则I＝1；
若k＝(0,1)，则I＝2；若k＝(1,1)，则I＝3；
因此，基于上述的PPM原理，本发明设计出了一种基于PPM的发送端、接收端以及可见光通信系统。
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于PPM的发送端，包括：
PPM编码模块，用于对输入的数据进行PPM编码处理后得到PPM编码信号；
发射电路，用于根据PPM编码信号来驱动LED发光，从而将PPM编码信号调制到光信道中；
LED，用于根据输入的驱动信号进行发光；
所述PPM编码模块的输出端通过发射电路与LED的输入端连接。
进一步作为发送端的优选实施方式，所述PPM编码模块包括：
串并转换器，用于当输入的数据为0时，令第一输出数据和第二输出数据均为0；当输入的数据为1时，令第一输出数据为0，令第二输出数据为1；
分频器，用于对输入的时钟信号分别进行二分频和四分频处理后输出二分频信号和四分频信号；
比较器，用于将串并转换器输出的数据与分频器输出的信号进行比较后输出比较结果信号；
窄脉冲信号形成器，用于对比较结果信号进行延时反相后得到第一信号，将第一信号与比较结果信号进行逻辑与运算后输出PPM编码信号；
所述串并转换器的输出端和分频器的输出端均与比较器的输入端连接，所述比较器的输出端通过窄脉冲信号形成器与发射电路的输入端连接。
由上述可得，所述串并转换器实现1位数据输入2位并行数据输出的功能；所述分频器实现时钟信号二分频和四分频的处理；所述比较器则是为了对比串并转换器与分频器各自输出数据的高低位，从而输出相应的比较结果信号；所述窄脉冲信号形成器的目的则是为了将由比较器传来的信号进行处理从而生成所需的PPM调制信号，即PPM编码信号。
进一步作为发送端的优选实施方式，所述分频器采用计数寄存器来实现；所述计数寄存器的时钟输入端口接输入的时钟信号，所述计数寄存器的第一位数值输出端作为二分频信号输出端，所述计数寄存器的第二位数值输出端作为四分频信号输出端。
进一步作为发送端的优选实施方式，所述比较器具体用于当比较得出第一输出数据与二分频信号的数值相同，且第二输出数据与四分频信号的数值相同时，输出的比较结果信号为1；当比较得出第一输出数据与二分频信号的数值不相同，和/或第二输出数据与四分频信号的数值不相同时，输出的比较结果信号为0。
进一步作为发送端的优选实施方式，所述发射电路为驱动电路，和/或所述LED为白光LED。优选地，驱动电路采用功率三极管来实现；而对于白光LED，其功率可选，不限于本发明具体实施方式中的举例。
如图2所示，本发明实施例还提供了一种基于PPM的接收端，包括：
光电转换模块，用于接收光信道中的光信号后，将接收到的光信号转换成相应的电信号；
接收电路，用于对电信号进行信号放大处理；
PPM解码模块，用于对输入的电信号进行最长脉冲间隔和最短脉冲间隔的检测，根据检测出的最长脉冲间隔和最短脉冲间隔，对输入的电信号进行PPM解调处理；
所述光电转换模块的输出端通过接收电路与PPM解码模块的输入端连接。
优选地，所述光电转换模块采用硅光电二极管来实现，以对可见光进行光电转换，这能降低直流误差，提高信号接收的可靠性和稳定性；所述接收电路采用线性放大器作为硅光电二极管的输出，用于接收经硅光电二极管所输出的电信号，精度较高。
进一步作为接收端的优选实施方式，所述PPM解码模块包括最长脉冲间隔检测模块和最短脉冲间隔检测模块；所述PPM解码模块具体用于利用最长脉冲间隔检测模块对输入的电信号进行最长脉冲间隔的检测，利用最短脉冲间隔检测模块对输入的电信号进行最短脉冲间隔的检测，然后，利用译码器以及检测出的最长脉冲间隔和最短脉冲间隔，对输入的电信号进行PPM解调处理。其中，所述最长或最短脉冲间隔的检测模块目的是获取相邻两个脉冲之间的间隔，通过计数器对脉冲间隔进行计数并判断，以检测出最长和最短脉冲间隔。
进一步作为接收端的优选实施方式，所述最长脉冲间隔检测模块具体用于对输入的电信号进行脉冲间隔的检测判断，从而检测判断出相邻两个脉冲之间的最长脉冲间隔；
和/或，
所述最短脉冲间隔检测模块具体用于对输入的电信号分别进行一个时钟周期的延时和两个时钟周期的延时，将延时一个时钟周期后而产生的第一延时信号和延时两个时钟周期后而产生的第二延时信号进行逻辑与运算，当逻辑与运算结果的数值为1时，则检测出最短脉冲间隔。
如图3所示，本发明实施例还提供了一种基于PPM的可见光通信系统，包括上述发送端和/或接收端。
优选地，对于上述的PPM编码模块和/或PPM解码模块，其基于FPGA而实现，即本发明采用FPGA来实现PPM调制和解调的过程，两者可集成在同一块FPGA芯片，也可分别设置在不同FPGA芯片中，这可根据实际情况而进行具体设置。对于PPM编码模块和/或PPM解码模块的实现，其可通过VHDL或verilog硬件描述语言实现，并下载到FPGA中。
以下结合可见光通信系统的具体优选实施例来对本发明做更进一步的详细阐述。
如图4所示，一种基于PPM的可见光通信系统，其包括发送端和接收端；对于所述发送端和接收端，它们的具体阐述如下所示。
(一)、基于PPM的发送端
所述发送端包括PPM编码模块、发射电路和LED，所述PPM编码模块的输出端通过发射电路与LED的输入端连接；
所述PPM编码模块，用于对输入的数据比特流进行PPM编码处理后，得到PPM编码信号，将得到的PPM编码信号输出至发射电路；
所述发射电路，用于根据PPM编码信号来驱动LED发光，从而将PPM编码信号调制到光信道中；
具体地，所述发射电路用于将接收到的PPM编码信号进行放大后驱动LED发光，即驱动LED产生可见光，从而将PPM编码信号调制到光信道中；
LED，用于根据输入的驱动信号进行发光，即受发射电路的驱动，以产生可见光。
对于上述的PPM编码模块、发射电路及LED，它们的具体阐述如下。
①、PPM编码模块
对于所述PPM编码模块，其主要的编码过程为：将输入的数据比特流进入串并转换，得到并行数据，其中，所述输入的数据比特流由电脑提供，并且经电脑的串口传来；然后，将得到的并行数据与分频器所输出的数据进行比较后，得到的比较结果数据经窄脉冲信号形成器处理后，编码结束，得到PPM调制前所需的PPM编码信号，最后，通过发射电路将PPM编码信号调制到光信道中。在本实施例中，PPM编码模块集成在FPGA调制解调芯片中。
优选地，如图5所示，所述PPM编码模块主要包括串并转换器、分频器、比较器及窄脉冲信号形成器这四部分模块，所述串并转换器的输出端和分频器的输出端均与比较器的输入端连接，所述比较器的输出端通过窄脉冲信号形成器与发射电路的输入端连接。
a.串并转换器
对于所述串并转换器，其用于当输入的数据为0时，令第一输出数据和第二输出数据均为0；当输入的数据为1时，令第一输出数据为0，令第二输出数据为1。
具体地，如图6所示，其为本实施例所采用的串并转换器芯片，其中，芯片的clk与rst输入端口分别为串并转换器的时钟输入端口与复位端口；datain是串并转换器的数据输入端口，主要接入由电脑或其它设备传来的数据比特流，即接入所需发送的数据；dataout1和dataout2分别为串并转换器的数据输出端，其中，dataout1输出的数据为第一输出数据，dataout2输出的数据为第二输出数据；
当输入端口datain为0时，即接入的数据为0时，输出端口dataout1和dataout2所输出的数据的值均为0，即令第一输出数据和第二输出数据均为0；当输入端口datain为1时，即接入的数据为1时，输出端口dataout1跟dataout2所输出的数据的值分别为0和1，即令第一输出数据为0，令第二输出数据为1。
可见，本实施例的串并转换器相当于一个带进位的半加器；串并转换器的datain数据输入端口则相当于所述半加器的输入端口，即半加器的两个输入端口所输入的数据与datain端口所输入的数据一样；输出端口dataout1所输出的数据则相当于半加器所输出的求和数据，输出端口dataout2则相当于半加器所输出的进位数据，那么本实施例的串并转换器的信号波形图如图7所示。
在本实施例中，dataout1所输出的数据，即第一输出数据，为串并转换器输出的数据中的低位数据；dataout1所输出的数据，即第二输出数据，为串并转换器输出的数据中的高位数据。
b.分频器
对于所述分频器，用于对输入的时钟信号分别进行二分频和四分频处理后输出二分频信号和四分频信号；
优选地，所述分频器采用计数寄存器来实现；所述计数寄存器的时钟输入端口接输入的时钟信号，所述计数寄存器的第一位数值输出端作为二分频信号输出端，所述计数寄存器的第二位数值输出端作为四分频信号输出端。
具体地，如图8所示，其为本实施例所采用的分频器；在本实施中，所述分频器优选采用一个计数寄存器cnt来实现；其中，所述计数寄存器，其计数的最大值优选为3，转换为二进制后即为“11”；此时cnt的计数时钟信号是全局时钟信号，复位为异步复位；此时，二分频只需要把计数寄存器cnt的第一位cnt[0]赋给信号clk1，也就是说，cnt的第一位数值输出端作为二分频信号输出端clk1；同理，进行四分频则需要将计数寄存器cnt的第二位cnt[1]赋给信号clk2，也就是说，cnt的第二位数值输出端作为四分频信号输出端clk2。如图9所示，其为分频器的信号波形图。
在本实施例中，输出的二分频信号为分频器输出的数据中的低位数据，输出的四分频信号为分频器输出的数据中的高位数据。
c.比较器
对于所述比较器，其用于将串并转换器输出的数据与分频器输出的信号(即分频器输出的数据)进行比较后输出比较结果信号。
具体地，如图10所示，其为本实施例所采用的比较器，主要用于对比串并转换器与分频器各自的高低位，当串并转换器与分频器所输出的高位数据的值为一样，低位数据的值也一样时，输出的比较结果为“1”，否则为“0”，其中，fin1和fin2这两个输入端口分别与串并转换器的输出端口dataout1和dataout2连接；也就是说，对于所述比较器，其具体用于当比较得出第一输出数据与二分频信号的数值相同，且第二输出数据与四分频信号的数值相同时，输出的比较结果信号为1；当比较得出第一输出数据与二分频信号的数值不相同，和/或第二输出数据与四分频信号的数值不相同时，输出的比较结果信号为0。
由于，串并转换器的输出只有“00”、“10”这两种状态，而分频器则有四种状态，分别为“00”、“01”、“10”、“11”，只有当串并转换器与分频器的输出均为“00”或者“10”时，比较器输出的结果才是“1”，其余时候均为“0”，而分频器所输出的结果在四个时钟的时间内有四种不同的状态产生，因此，在四个时钟的持续时间内，比较器输出一个脉冲，且脉冲的位置因输入信码的电平而改变。从图11所示的波形可以看到，比较器的输出信号“q”的脉冲位置的确因码元“fin2”的电平的改变而改变。最后，比较器所输出的信号将送进窄脉冲信号形成器中进行处理，从而得到PPM脉冲信号，即PPM编码信号，即PPM脉冲信号。
d.窄脉冲信号形成器
对于所述窄脉冲信号形成器，其用于对比较结果信号进行延时反相后得到第一信号，将第一信号与比较结果信号进行逻辑与运算后输出PPM编码信号。
具体地，如图12所示，其为本实施例所采用的窄脉冲信号形成器，输入端口“sin”与比较器的输出端口“q”连接；所述窄脉冲信号形成器的主要功能是为了对由比较器传来的信号进行处理后，生成PPM编码信号，其具体实现过程为：将输入的信号，即由比较器传来的信号，进行延时反相后生成的信号再与本来的输入信号相与，最后得到PPM编码信号。如图13所示，其为窄脉冲信号形成器的波形示意图，其中，“sin”信号是比较器的输出信号，“sin_n”信号是“sin”信号经延时再反相后形成得到的信号，“sin”、“sin_n”这个两个信号相与后的结果为信号“d”，最后经过一个D触发器，便形成得到所需的PPM编码信号。
②、发射电路和LED
在本实施例的系统中，所述发射电路主要是将来自FPGA芯片中PPM编码模块的PPM编码信号，通过可见光调制到光信道中，发射端的关键器件是白光LED灯；优选地，在本实施例中，采用功率为10W、封装为贴片式的白光LED灯。
确定了可见光发射光源后，再进行发射电路的设计，具体地，所述发射电路的设计实际上是LED灯的驱动电路设计，也就是说，所述发射电路采用LED灯的驱动电路来实现，简单、易于实现、成本低；在本实施例中，优选选用型号为D882P、封装为直插型的功率三极管来实现驱动电路。
可见，利用上述的白光LED与驱动三极管而设计出的发射电路，其具体结构如图14所示；其中，图中的JP2插座是编码数据的输入接口，连接FPGA芯片中PPM编码模块的数据输出接口，JP3插座接地，JP4插座接12V/1A的电源，电阻R4大小约为10K欧姆，为Q1的导通提供分压，实质上Q1相当于开关，当R4电阻出现高电平时Q1导通，即发射电路所接收到的数据为“1”时，Q1导通，LED发光，否则LED不发光，即最终发送端发送出PPM调制信号。
(二)、基于PPM的接收端
如图15所示，所述接收端包括光电转换模块、接收电路及PPM解码模块，所述光电转换模块的输出端通过接收电路与PPM解码模块的输入端连接；
光电转换模块，用于接收光信道中的光信号后，将接收到的光信号转换成相应的电信号；
接收电路，用于对电信号进行信号放大处理；
PPM解码模块，用于对输入的电信号进行最长脉冲间隔和最短脉冲间隔的检测，根据检测出的最长脉冲间隔和最短脉冲间隔，对输入的电信号进行PPM解调处理。在本实施例中，PPM解码模块集成在FPGA调制解调芯片中。
具体地，对于本实施例的接收端，其主要是用于通过光电转换模块接收PPM调制后的光脉冲，并通过接收电路对光脉冲信号进行整形和放大，将得到的二进制信号送进FPGA芯片中的PPM解码模块进行解码处理，以实现信号的解调解码过程，最后把处理后的数据通过串口传输到电脑，从而利用电脑上安装的上位机来接收和检查输入的数据是否正确。
对于上述光电转换模块、接收电路及PPM解码模块，它们的具体阐述如下。
①、光电转换模块和接收电路
对于所述光电转换模块，其主要是接收来自光信道中的可见光，然后把可见光信号转换成相应的电信号。在本实施例中，光电转换模块优选采用光电转换二极管来实现，并进一步地，采用型号为BPW34的硅光电二极管来实现。
对于型号为BPW34的硅光电二极管，其感应波长范围为430nm到1100nm，而可见光的波长范围是380nm到780nm，也就是说，硅光电二极管BPW34的感应波长范围包含了可见光波长范围的极大部分，因此利用BPW34作为接收端的光电转换器件能保证光信号接收的可靠性和稳定性，而且成本还较低。
根据BPW34的特性，其在照度为1klx，偏置电压为5V时，BPW34的光电流的典型值为75uA，因此，为了令转换得到的相应电信号能被FPGA芯片识别，需要设计用于对电信号进行信号放大处理的接收电路。
优选地，对于所述接收电路，其采用放大器来实现；进一步，所述放大器优选选用线性放大器opa656来实现，因其具有极低的直流误差，在光学应用中给予很好的精度。可见，基于上述的硅光电二极管和放大器，它们的具体电路结构如图16所示；其中，图中的JP1插座接地，JP2插座接5V电源，JP3插座接到输出OUT信号；5V电源通过R1(大小约为4.3K欧姆)和R2(大小为3K欧姆)分压，为硅光电二极管BPW34提供导通电压，BPW34的输出接到线性放大器opa656的-input端口，具体地，硅光电二极管的负极与线性放大器opa656的-input端口连接；同时，线性放大器opa656将-input端口接入的信号进行放大后，一方面输出至FPGA芯片中的PPM解码模块中进行进一步解码，另一方面则通过由反馈电阻R3(大小为500K欧姆)和电容C5(大小为0.2pf)组成的反馈电路从而输出反馈至-input端口，也就是说，线性放大器opa656的输出端OUT与FPGA芯片中PPM解码模块的输入端连接，同时，线性放大器opa656的输出端OUT通过反馈电路从而与线性放大器的-input端口连接。
优选地，对于所述的接收电路，其具体用于对输入的电信号进行整形和放大处理；其中，整形处理的目的是滤去信号毛刺，利于后续PPM解码时可准确地对最长、最短脉冲间隔的位置进行检测。
②、PPM解码模块
对于所述PPM解码模块，其主要的解码过程为：对输入的电信号进行PPM信号最长与最短间隔脉冲位置的检测，最后根据检测出的位置，由译码器将原始信号解调出来。
具体地，基于上述内容可知，PPM脉冲在输入信号的电平变化时出现改变，脉冲的间隔变长或者变短，而在输入信号的电平保持不变时，PPM脉冲的间隔也保持一定的长度；并且由PPM调制信号的特性可知，若要根据PPM调制信号还原出输入信号，必须判断检测出PPM调制信号的脉冲间隔。因此，在本实施例中，所述PPM解码模块包含有最长脉冲间隔检测模块和最短脉冲间隔检测模块；通过这两个模块的处理后，利用译码器，便可以完成PPM调制信号的解调，即此时，所述PPM解码模块具体用于利用最长脉冲间隔检测模块对输入的电信号进行最长脉冲间隔的检测，利用最短脉冲间隔检测模块对输入的电信号进行最短脉冲间隔的检测，然后，利用译码器及检测出的最长脉冲间隔的位置和最短脉冲间隔的位置，对输入的电信号进行PPM解调处理。
a.最长脉冲间隔检测模块
对于所述最长脉冲间隔检测模块，其具体用于对输入的电信号进行脉冲间隔的检测判断，从而检测判断出相邻两个脉冲之间的最长脉冲间隔。
具体地，最长脉冲间隔检测模块内部使用“sum”寄存器来计数脉冲间隔的，“q1”信号是延时后的PPM调制信号，“en”信号用于指示PPM脉冲的到来，“outp0”信号就是最长脉冲间隔检测的标志；当有PPM脉冲到来时，信号“en”置1，条件“！q1&en”就是表示PPM脉冲到来之后并消失的一段时间，而对这个条件的持续时间进行计数，并判断计数寄存器“sum”的值大小，这样便可以检测判断出此时PPM脉冲的间隔是多少，是否为最长的脉冲间隔。
b.最短脉冲间隔检测模块
对于所述最短脉冲间隔检测模块，其具体用于对输入的电信号分别进行一个时钟周期的延时和两个时钟周期的延时，将延时一个时钟周期后而产生的第一延时信号和延时两个时钟周期后而产生的第二延时信号进行逻辑与运算，当逻辑与运算结果的数值为1时，则检测出最短脉冲间隔。
具体地，对于最短脉冲间隔检测模块，其在具体实现时，并不需要对脉冲间隔进行计数，只需要对PPM脉冲信号进行延时后，再将原来的脉冲与延时后的脉冲进行相与处理便可，具体实现方式为：信号“q1”是经过延时后得到的PPM脉冲，而信号“q4”与“q5”是“q1”分别进行了一个时钟周期与两个时钟周期延时后而产生的信号，即第一延时信号和第二延时信号，将第一延时信号和第二延时信号相与后，得到的信号“andd”，即为最短脉冲间隔检测信号，此信号为1时，表示有最短脉冲间隔出现，这是因为PPM脉冲之间的间隔最短是1个时钟周期。
优选地，对于上述PPM解码模块、接收电路和/或光电转换模块，它们所使用的时钟信号为通过时钟提取模块对光信号进行时钟提取后所获得的时钟信号。
由上述可得，本发明实现了一种基于PPM的全双工可见光通信系统，以可见光通信方式来实现并行收发功能，完成数据上传和下载过程。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种基于PPM的发送端，其特征在于，包括：
PPM编码模块，用于对输入的数据进行PPM编码处理后得到PPM编码信号；
发射电路，用于根据PPM编码信号来驱动LED发光，从而将PPM编码信号调制到光信道中；
LED，用于根据输入的驱动信号进行发光；
所述PPM编码模块的输出端通过发射电路与LED的输入端连接；所述PPM编码模块包括：
串并转换器，用于当输入的数据为0时，令第一输出数据和第二输出数据均为0；当输入的数据为1时，令第一输出数据为0，令第二输出数据为1；所述第一输出数据为串并转换器输出的数据中的低位数据；所述第二输出数据为串并转换器输出的数据中的高位数据；
分频器，用于对输入的时钟信号分别进行二分频和四分频处理后输出二分频信号和四分频信号；
比较器，用于将串并转换器输出的第一输出数据与分频器输出的二分频信号进行比较，以及将串并转换器输出的第二输出数据与分频器输出的四分频信号进行比较，然后输出比较结果信号；
窄脉冲信号形成器，用于对比较结果信号进行延时反相后得到第一信号，将第一信号与比较结果信号进行逻辑与运算后输出PPM编码信号；
所述串并转换器的输出端和分频器的输出端均与比较器的输入端连接，所述比较器的输出端通过窄脉冲信号形成器与发射电路的输入端连接。
2.根据权利要求1所述一种基于PPM的发送端，其特征在于，所述分频器采用计数寄存器来实现；所述计数寄存器的时钟输入端口接输入的时钟信号，所述计数寄存器的第一位数值输出端作为二分频信号输出端，所述计数寄存器的第二位数值输出端作为四分频信号输出端。
3.根据权利要求2所述一种基于PPM的发送端，其特征在于，所述比较器具体用于当比较得出第一输出数据与二分频信号的数值相同，且第二输出数据与四分频信号的数值相同时，输出的比较结果信号为1；当比较得出第一输出数据与二分频信号的数值不相同，和/或第二输出数据与四分频信号的数值不相同时，输出的比较结果信号为0。
4.根据权利要求1-3任一项所述一种基于PPM的发送端，其特征在于，所述发射电路为驱动电路，和/或所述LED为白光LED。
5.一种基于PPM的接收端，其特征在于，包括：
光电转换模块，用于接收光信道中的光信号后，将接收到的光信号转换成相应的电信号；
接收电路，用于对电信号进行信号放大处理；
PPM解码模块，用于对输入的电信号进行最长脉冲间隔和最短脉冲间隔的检测，根据检测出的最长脉冲间隔和最短脉冲间隔，对输入的电信号进行PPM解调处理；
所述光电转换模块的输出端通过接收电路与PPM解码模块的输入端连接。
6.根据权利要求5所述一种基于PPM的接收端，其特征在于，所述PPM解码模块包括最长脉冲间隔检测模块和最短脉冲间隔检测模块；所述PPM解码模块具体用于利用最长脉冲间隔检测模块对输入的电信号进行最长脉冲间隔的检测，利用最短脉冲间隔检测模块对输入的电信号进行最短脉冲间隔的检测，然后，利用译码器以及检测出的最长脉冲间隔和最短脉冲间隔，对输入的电信号进行PPM解调处理。
7.根据权利要求6所述一种基于PPM的接收端，其特征在于，所述最长脉冲间隔检测模块具体用于对输入的电信号进行脉冲间隔的检测判断，从而检测判断出相邻两个脉冲之间的最长脉冲间隔；
和/或，
所述最短脉冲间隔检测模块具体用于对输入的电信号分别进行一个时钟周期的延时和两个时钟周期的延时，将延时一个时钟周期后而产生的第一延时信号和延时两个时钟周期后而产生的第二延时信号进行逻辑与运算，当逻辑与运算结果的数值为1时，则检测出最短脉冲间隔。
8.根据权利要求5-7任一项所述一种基于PPM的接收端，其特征在于，所述光电转换模块采用硅光电二极管来实现。
9.一种基于PPM的可见光通信系统，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的发送端和/或权利要求5-8任一项所述的接收端。
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