专利名称：基于白光led器件的点对点可见光无线通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于白光LED器件的点对点可见光无线通信系统，属于通信技术领域。
背景技术：
白光LED器件具有低功耗、高使用寿命和绿色环保等优点，其输出光功率和驱动电流具有高响应灵敏度，能够实现高速数据通信。可见光通信(visible lightcommunication VLC)是基于白光LED器件的无线光通信技术。利用白光LED器件的高速响应特性，在LED光源照明的同时，利用数据输出模块和偏置器，可以高速调制LED器件的输出电流，通过输出光强的改变进行信息发送。 可见光无线通信技术能够和目前的无线通信系统实现融合。可见光无线通信开发了可见光(波长380nm-780nm)新频谱资源，不受复杂电磁干扰影响，在照明的同时能够实现泛在通信，不受限的可见光频谱资源能够提供大容量的通信服务，在机场、医疗监护、水下和矿井等特殊场景下应用前景广阔。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够不受电磁干扰，实现大容量、高速的短距离通信服务的基于白光LED器件的点对点可见光无线通信系统。本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案本发明设计了一种基于白光LED器件的点对点可见光无线通信系统，包括信号采集装置、发射端、接收端和信号输出装置，其中
所述发射端包括放大器、偏置器、LED电源和LED器件，所述接收端包括光电探测器和功率放大器；
所述信号采集装置获取系统需要传输的信息(声音、视频、数据等)；
所述放大器接收外部信号采集装置输出的信号，并对所述信号进行负反馈放大，并将放大后的信号传输至偏置器；
所述偏置器接收LED电源的直流信号和上述放大后的信号，并进行耦合处理，并将耦合处理后的电信号传输至LED器件；
所述LED器件将上述电信号转换为光信号，并通过无线传输的方式传输至光电探测
器；
所述光电探测器接收上述光信号，并将光信号转换为电信号后传输至所述功率放大
器；
所述功率放大器接收上述电信号，将上述电信号进行放大处理后传输至外部信号输出
>j-U ρ α装直。作为本发明的一种优化结构所述LED器件选用蓝光LED器件。本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果1.本发明所设计的基于白光LED器件的点对点可见光无线通信系统采用LED器件进行信息(声音、视频、数据等)的传输，可以实现照明和通信一体；
2.本发明所设计的基于白光LED器件的点对点可见光无线通信系统采用可见光进行信息传输，不占用紧缺的频谱资源；
3.本发明所设计的基于白光LED器件的点对点可见光无线通信系统采用可见光进行信息传输，可以在短距离实现高速和大容量通信服务；
4.本发明所设计的基于白光LED器件的点对点可见光无线通信系统采用可见光进行信息传输，在飞机、机场、矿井、医院及水下等特殊场景，有应用技术优势。
图I是本发明所设计的基于白光LED器件的点对点可见光无线通信系统的传输示 意 图2是本发明所设计的基于白光LED器件的点对点可见光无线通信系统音频发送端的电路不意 图3是本发明所设计的基于白光LED器件的点对点可见光无线通信系统的音频发送端的电路模块框 图4是本发明所设计的基于白光LED器件的点对点可见光无线通信系统的音频接收端的电路不意 图5是本发明所设计的基于白光LED器件的点对点可见光无线通信系统的音频接收端的电路模块框 图6是本发明所设计的基于白光LED器件的点对点可见光无线通信系统LED发送信号的模拟光功率分布图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明
如图I所示，一种基于白光LED器件的点对点可见光无线通信系统，包括信号采集装置、发射端、接收端和信号输出装置，其中
所述发射端包括放大器、偏置器、LED电源和LED器件，所述接收端包括光电探测器和功率放大器；
所述信号采集装置获取系统需要传输的信息(声音、视频、数据等)；
所述放大器接收外部信号采集装置输出的信号，并对所述信号进行负反馈放大，并将放大后的信号传输至偏置器；
所述偏置器接收LED电源的直流信号和上述放大后的信号，并进行耦合处理，并将耦合处理后的电信号传输至LED器件；
所述LED器件将上述电信号转换为光信号，并通过无线传输的方式传输至光电探测
器；
所述光电探测器接收上述光信号，并将光信号转换为电信号后传输至所述功率放大
器；
所述功率放大器接收上述电信号，将上述电信号进行放大处理后传输至外部信号输出>J-U ρ α装直。如图2和图3所示，在具体实施例中，为了达到更好的效果，所述放大器包括三角波产生电路、放大电路和比较器，所述偏置器包括直流偏置电路和稳压电路；其中
所述三角波产生电路产生三角波信号，三角波信号经过放大电路负载反馈放大后传输至比较器，并在所述比较器中与输入的音频信号进行幅值比较，比较器的输出端产生脉冲宽度调制信号；
脉冲宽度调制信号通过偏置器和LED电源产生的驱动电流进行耦合，从而驱动LED器
件；
在LED光源照明的同时，脉冲宽度调制信号能够影响LED器件的驱动电流，从而调制LED器件输出光强的变化,进而光信号随着光场的覆盖,实现自由空间光传输；
如图6所示，本发明所设计的基于白光LED器件的点对点可见光无线通信系统通过光场的空间覆盖实现信息的携带，提升LED器件的输出功率，可以降低环境噪声的影响，可以增加系统的工作距离，在具体实施例中，能够实现通信距离为2米的自由空间可见光通信。如图4和图5所示，在具体的实施例中，所述光电探测器包括光电二极管、一级放大电路和二级放大电路；
所述接收端的工作原理是所述光电探测器接收并检测光场强度的变化，产生的光电流依次通过一级放大电路和二级放大电路，并输出电信号至外接负载，负载上获得的电信号随着光场的强弱变化而相应变化，并经过功率放大器放大后传输至扬声器，从而接收端完成信息的采集、转换和接收。作为本发明的一种优化结构在具体实施例中，所述LED器件选用蓝光LED器件，可以提升链路的传输速度。在具体实施例中，在接收端采用滤光、聚光等光学元件，可以提升链路的传输速度，增加器件的传输效率和能力。更进一步的，该系统通过光场的空间覆盖实现信息的携带，提升LED器件的输出功率，可以降低环境噪声的影响，可以增加系统的工作距离，所提出系统，可以实现通信距离为2米的自由空间可见光通信；
更进一步的，该系统可以集成可见光传感系统，实现照明、通信和传感一体化。
权利要求
1.一种基于白光LED器件的点对点的可见光无线通信系统，包括信号采集装置、发射端、接收端和信号输出装置，其特征在于所述发射端包括放大器、偏置器、LED电源和LED器件，所述接收端包括光电探测器和功率放大器； 所述信号采集装置获取系统需要传输的信息(声音、视频、数据等)； 所述放大器接收外部信号采集装置输出的信号，并对所述信号进行负反馈放大，并将放大后的信号传输至偏置器； 所述偏置器接收LED电源的直流信号和上述放大后的信号，并进行耦合处理，并将耦合处理后的电信号传输至LED器件； 所述LED器件将上述电信号转换为光信号，并通过无线传输的方式传输至光电探测器； 所述光电探测器接收上述光信号，并将光信号转换为电信号后传输至所述功率放大器； 所述功率放大器接收上述电信号，将上述电信号进行放大处理后传输至外部信号输出>J-U装直。
2.根据权利要求I所述的基于白光LED器件的点对点的可见光无线通信系统，其特征在于所述LED器件选用蓝光LED器件。
全文摘要
本发明公开了一种基于白光LED器件的点对点可见光无线通信系统，包括发射端和接收端，所述发射端包括放大器、偏置器、LED电源和LED器件，所述接收端包括光电探测器和功率放大器。本发明所设计的基于白光LED器件的点对点可见光无线通信系统能够不受电磁干扰，实现大容量、高速的短距离通信服务。
文档编号H04B10/10GK102811092SQ20121027664
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月6日 优先权日2012年8月6日
发明者王永进, 丁礼伟, 刘芳, 何颖洁, 朱洪波 申请人:南京邮电大学