CN110739996A - 基于led可见光通信传输设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于LED可见光通信传输设备，涉及通信传输技术领域。本发明包括设备发射单元和设备接收单元；信号调理模块用于将PIN接收光信号产生的电流源的电信号转换为FPGA系统可接收的TTL信号；数据恢复模块用于将TTL信号继续向下传输，通过FPGA将串行数据转换为并行数据，完成信号的数据恢复功能。本发明发射系统通过LED可见光无线传输给接收系统，利用聚光镜和反光镜增加通信距离，并通过LED可见光通信将视频传输和音频传输融合到同一设备中进行传输至光电探测器上，进过除杂、放大、滤波和FPGA处理实现光电恢复，能够在传输过程中互不干扰，实现可见光通信传输的多样性，提高了传输效率。

Description

基于LED可见光通信传输设备

技术领域

本发明属于通信传输技术领域，特别是涉及一种基于LED可见光通信传输设备。

背景技术

可见管通信技术是基于LED节能灯照明的传输基础上近年来迅速发展的一种新型通讯技术；近年来可见光无线通信技术逐渐受到学术界和产业界的广泛关注，尤其是随着发光二极管简称为LED之类的发光元件的照明设备的广泛使用，利用半导体LED在实现照明的同时，实现无线通信网络覆盖的可行性研究正在许多相关企业中进行。

目前，LED照明节能灯照明传输系统的通信速度可达每秒数十兆至数百兆，发射功率高，不占用无线电频谱、无电磁干扰和电磁辐射、节约能源等都是它的优点。现在世界各国都在积极发展可见光通信技术，发达国家已经在VLC的通信距离和通信速度等方面都取得了一定的成果，国内的研究虽然在这些方面都有一些研究，但距离商业运用还有距离。现有的技术中，大多是单一的音频传输或是单一的视频传输，且传输距离较短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于LED可见光通信传输设备，通过LED可见光通信将视频传输和音频传输融合到同一设备中进行传输，能够在传输过程中互不干扰，并与LED照明相互结合，解决了现有的可见光单一传输、传输距离短、不够节能环保的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种基于LED可见光通信传输设备，包括信号输入模块、数据采集模块、LED驱动模块、LED灯、光电探测器、信号调理模块、数据恢复模块和信号输出模块，

所述信号输入模块、数据采集模块、LED驱动模块、LED灯、光电探测器、信号调理模块、数据恢复模块和信号输出模块依次电性连接；

所述信号输入模块为设备摄像头，用于对需要传输的内容进行捕捉采集；所述数据采集模块用于将摄像头设备传输产生的模拟量信号进行AD采样收集，再将模拟量信号转换为数字量信号用于传输；所述LED驱动模块使用直接调制直接影响传输的电信号，继而直接影响改变半导体LED发光的电流以及发光强度；

所述光电探测器用于扩大光能量的接收范围；所述信号调理模块用于将PIN接收光信号产生的电流源的电信号转换为FPGA系统可接收的TTL信号；所述数据恢复模块用于将TTL信号继续向下传输，通过FPGA将串行数据转换为并行数据，完成信号的数据恢复功能；所述信号输出模块用于输出恢复后的信号数据。

优选地，所述信号输入模块、数据采集模块、LED驱动模块和LED灯组成设备发射单元；所述光电探测器、信号调理模块、数据恢复模块和信号输出模块组成设备接收单元；所述设备发射单元与设备接收单元之间通过可见光无线传输相互连接。

优选地，所述设备发射单元通过聚光和光反射实现长距离通信传输；所述设备发射单元与LED灯相结合。

优选地，所述LED驱动模块驱动光信号通过光学天线进行发射，发射过程中，光学天线将输出的光信号统统聚焦到反射镜以及折射镜上，然后传输到光电检测单元中的光电探测器上。

优选地，所述数据恢复模块将LED传输的光信号再次转换回点信号，依次经过数据的除杂、放大、滤波以及FPGA的解码实现数据信号的光电恢复。

优选地，所述数据恢复模块包括FPGA、DA模块和VGA显示模块；所述FPGA包括FIFO模块和串并转换模块；所述FIFO模块、串并转换模块和DA模块均匀时钟模块连接。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的发射系统通过LED可见光无线传输给接收系统，利用聚光镜和反光镜增加通信距离，并通过LED可见光通信将视频传输和音频传输融合到同一设备中进行传输至光电探测器上，进过除杂、放大、滤波和FPGA处理实现光电恢复，能够在传输过程中互不干扰，实现可见光通信传输的多样性，提高了传输效率；

(2)本发明通过LED灯的可见光进行数据信息的传输，在传输的同时可以使用LED灯进行照明，节能环保。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种基于LED可见光通信传输设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种基于LED可见光通信传输设备，包括信号输入模块、数据采集模块、LED驱动模块、LED灯、光电探测器、信号调理模块、数据恢复模块和信号输出模块，

信号输入模块、数据采集模块、LED驱动模块、LED灯、光电探测器、信号调理模块、数据恢复模块和信号输出模块依次电性连接；

信号输入模块为设备摄像头，用于对需要传输的内容进行捕捉采集；数据采集模块用于将摄像头设备传输产生的模拟量信号进行AD采样收集，再将模拟量信号转换为数字量信号用于传输；LED驱动模块使用直接调制直接影响传输的电信号，继而直接影响改变半导体LED发光的电流以及发光强度；

光电探测器用于扩大光能量的接收范围；信号调理模块用于将PIN接收光信号产生的电流源的电信号转换为FPGA系统可接收的TTL信号；数据恢复模块用于将TTL信号继续向下传输，通过FPGA将串行数据转换为并行数据，完成信号的数据恢复功能，FPGA采用EP4CE6F17C8FPGA型号芯片作为主控芯片；信号输出模块用于输出恢复后的信号数据。

其中，信号输入模块、数据采集模块、LED驱动模块和LED灯组成设备发射单元；光电探测器、信号调理模块、数据恢复模块和信号输出模块组成设备接收单元；设备发射单元与设备接收单元之间通过可见光无线传输相互连接。

其中，设备发射单元通过聚光和光反射实现长距离通信传输；设备发射单元与LED灯相结合，节能又环保。

其中，LED驱动模块驱动光信号通过光学天线进行发射，发射过程中，光学天线将输出的光信号统统聚焦到反射镜以及折射镜上，然后传输到光电检测单元中的光电探测器上；。

其中，数据恢复模块将LED传输的光信号再次转换回点信号，依次经过数据的除杂、放大、滤波以及FPGA的解码实现数据信号的光电恢复。

其中，数据恢复模块包括FPGA、DA模块和VGA显示模块；FPGA包括FIFO模块和串并转换模块；FIFO模块、串并转换模块和DA模块均匀时钟模块连接，时钟模块在数据缓存时能够与FPGA内的数据同步传输。

其中，FPGA需要配合ADC0809信号AD模拟转换器去完成数据采样收集环节，通过FPGA系统中的配合达到控制模数AD转换的功能效果，AD0809主要负责进行时序控制以及对输入模拟信号进行采样收集，并且将模拟信号转化为数字量信号，再与FPGA系统配合读取数据，并将数据完成串行依次发送至后续的LED驱动电路，传输至LED驱动电路后驱动使用直接信号调制的方法，使所传输的电信号随着输入的改变而改变，继而直接影响改变半导体LED发光的电流以及发光的强度，LED所输出的光信号的发光强度随着电信号的改变而改变，最后光信号通过光学天线将输出的光信号统统聚焦到反射镜以及折射镜上，然后传输到光电检测单元中的光电探测器上。

值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种基于LED可见光通信传输设备，包括信号输入模块、数据采集模块、LED驱动模块、LED灯、光电探测器、信号调理模块、数据恢复模块和信号输出模块，其特征在于：

所述信号输入模块、数据采集模块、LED驱动模块、LED灯、光电探测器、信号调理模块、数据恢复模块和信号输出模块依次电性连接；

所述信号输入模块为设备摄像头，用于对需要传输的内容进行捕捉采集；所述数据采集模块用于将摄像头设备传输产生的模拟量信号进行AD采样收集，再将模拟量信号转换为数字量信号用于传输；所述LED驱动模块使用直接调制直接影响传输的电信号，继而直接影响改变半导体LED发光的电流以及发光强度；

所述光电探测器用于扩大光能量的接收范围；所述信号调理模块用于将PIN接收光信号产生的电流源的电信号转换为FPGA系统可接收的TTL信号；所述数据恢复模块用于将TTL信号继续向下传输，通过FPGA将串行数据转换为并行数据，完成信号的数据恢复功能；所述信号输出模块用于输出恢复后的信号数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于LED可见光通信传输设备，其特征在于，所述信号输入模块、数据采集模块、LED驱动模块和LED灯组成设备发射单元；所述光电探测器、信号调理模块、数据恢复模块和信号输出模块组成设备接收单元；所述设备发射单元与设备接收单元之间通过可见光无线传输相互连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于LED可见光通信传输设备，其特征在于，所述设备发射单元通过聚光和光反射实现长距离通信传输；所述设备发射单元与LED灯相结合。

4.根据权利要求1所述的一种基于LED可见光通信传输设备，其特征在于，所述LED驱动模块驱动光信号通过光学天线进行发射，发射过程中，光学天线将输出的光信号统统聚焦到反射镜以及折射镜上，然后传输到光电检测单元中的光电探测器上。

5.根据权利要求1所述的一种基于LED可见光通信传输设备，其特征在于，所述数据恢复模块将LED传输的光信号再次转换回点信号，依次经过数据的除杂、放大、滤波以及FPGA的解码实现数据信号的光电恢复。

6.根据权利要求1所述的一种基于LED可见光通信传输设备，其特征在于，所述数据恢复模块包括FPGA、DA模块和VGA显示模块；所述FPGA包括FIFO模块和串并转换模块；所述FIFO模块、串并转换模块和DA模块均匀时钟模块连接。

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