基于载波通信芯片的可见光通信射频上行通信系统及方法与流程

本发明涉及可见光通信技术领域，特别涉及一种基于载波通信芯片的可见光通信射频上行通信系统及方法。

背景技术：

现有的可见光通信系统中的上行通信方式有多种。

申请号为201420307885.5的中国发明专利公开了一种光通信系统，采用可见光作为下行链路传输波段，采用红外光作为上行链路传输波段，红外通信有以下缺点：1、功率大时，会对人体造成伤害；2、红外光发射的角度大时，传输的距离较短。

申请号为201310305979.9的中国发明专利公开了一种室内无线光告诉双向通信系统，下行链路采用可见光通信，上行链路采用1550nm波段激光通信，激光通信有以下缺点：1、光束能量集中，对人体伤害大；2、激光光束直径小，虽然传输距离长，速度快，但是调整角度不变。

申请号为201380062869.2的中国发明专利公开了一种用于使用可见光通信信令结合无线式无线电信令的通信方法和装置，下行链路采用可见光通信，上行链路采用无线电信道传送信号，无线电通信具有对声音、文字、数据、图像和视频等传输质量不稳定的缺点。

申请号为201420678907.9的中国发明专利公开了一种室内可见光通信上行链路，通过基站发射机与基站接收机实现上行链路，在室内建立基站发射极和基站接收机，具有结构复杂、成本高的缺点。

申请号为201110028567.6的中国发明专利公开了一种基于电力线载波的LED可见光通信系统，下行链路包括PC发射端，PC发射端通过一电力线PLC调制器接入电力电网，并连接一FPGA编码器，FPGA编码器连接一LED发光装置，上行链路与下行链路采用对称配置，结构复杂，成本高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单的基于载波通信芯片的可见光通信射频上行通信系统及方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于载波通信芯片的可见光通信射频上行通信系统，包含无线射频发送电路、射频发射天线、射频接收天线、无线射频接收电路、第一载波通信模块、第二载波通信模块，所述无线射频发送电路与所述射频发射天线电连接，所述射频接收天线用于接收射频发射天线发射的射频信号，所述射频接收天线与所述无线射频接收电路电连接，所述无线射频接收电路还与所述第一载波通信模块电连接，所述无线射频发送电路还与所述第二载波通信模块电连接。

本发明的有益效果在于：通过第二载波通信模块实现用户终端设备与无线射频发送电路之间的通信连接，通过无线射频接收电路接收无线射频发送电路发送的信号，通过第一载波通信模块实现无线射频接收电路与外部信号电路之间的通信连接，通过第二载波通信模块控制无线射频信号的发送，通过第一载波通信模块控制无线射频信号的接收，第一载波通信模块和第二载波通信模块自带载波信号通信协议，使所述系统结构简单，且具有较强的数据处理能力。

一种基于载波通信芯片的可见光通信射频上行通信方法，

S1用户终端设备的信号进入第二载波通信模块；

S2第二载波通信模块将接收到的用户终端设备的信号转换后输送至无线射频发送电路；

S3无线射频发送电路将接收到的第二载波通信模块的信号送入射频发射天线；

S4射频发射天线将接收到的无线射频发送电路的信号发送出去；

S5射频接收天线接收到射频发射天线发送的信号，并输送至无线射频接收电路；

S6无线射频接收电路将接收到的射频接收天线的信号送入第一载波通信模块；

S7第一载波通信模块将接收到的无线射频接收电路的信号转换后送入外部信号电路。

本发明的有益效果在于：用户终端设备的信号经第二载波通信模块转换后到达无线射频发送电路，无线射频发送电路的信号经射频发送天线和射频接收天线传输至无线射频接收电路，通过第一载波通信模块实现无线射频接收电路与外部信号电路之间的通信连接，第一载波通信模块和第二载波通信模块自带载波信号通信协议，数据处理能力强，数据处理速度快。

附图说明

图1为本发明的实施例一的基于载波通信芯片的可见光通信射频上行通信系统的结构框图；

图2为本发明的实施例一的无线射频发送电路与无线射频接收到电路的结构示意图；

图3为本发明的实施例二的基于载波通信芯片的可见光通信射频上行通信系统的结构框图；

图4为本发明的实施例二的信号注入电路与LED供电线连接的结构示意图；

图5为本发明的实施例三的基于载波通信芯片的可见光通信射频上行通信方法的流程图；

图6为本发明的实施例四的基于载波通信芯片的可见光下行通信方法的流程图。

标号说明：

1、射频发射天线；2、无线射频发送电路；3、射频接收天线；4、无线射频接收电路；5、第一载波通信模块；6、第二载波通信模块；7、信号注入电路；8、LED供电线；9、LED灯；10、可见光接收模块；11、外部信号电路；12、用户终端设备；

21、第一输入线圈；22、第一输出线圈；

41、第二输入线圈；42、第二输出线圈；

51、第一载波通信芯片；52、放大电路；

61、第二载波通信芯片；62、带通滤波电路；

71、第三输入线圈；72、第三输出线圈。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：通过载波通信模块对射频上行通信进行控制，结构简单。

请参照图1至图4，本发明提供了一种基于载波通信芯片的可见光通信射频上行通信系统，包含无线射频发送电路2、射频发射天线1、射频接收天线3、无线射频接收电路4、第一载波通信模块5、第二载波通信模块6，所述无线射频发送电路2与所述射频发射天线1电连接，所述射频接收天线3用于接收射频发射天线1发射的射频信号，所述射频接收天线3与所述无线射频接收电路4电连接，所述无线射频接收电路4还与所述第一载波通信模块5电连接，所述无线射频发送电路2还与所述第二载波通信模块6电连接。

进一步的，所述第一载波通信模块5包括第一载波通信芯片51，所述第一载波通信芯片51与所述无线射频接收电路4电连接，还与外部信号电路11连接。

由上述描述可知，第一载波通信芯片51中自带载波信号通信协议，无线射频接收电路4的信号经第一载波通信芯片51进行转换后直接到达外部信号电路11，结构简单。

进一步的，所述无线射频发送电路2包括第一输入线圈21和第一输出线圈22，所述无线射频接收电路4包括第二输入线圈41和第二输出线圈42，所述第一输出线圈22一端与信号地端电连接，所述第二输入线圈41一端与信号地端电连接。

由上述描述可知，无线射频发送电路2的信号以差分信号的方式进入第一输入线圈21，并经第一输出线圈22转化成单端信号的方式传输给第二输入线圈41，第二输出线圈42将第二输入线圈41接收到的单端信号转换成差分信号输出，第一输出线圈22与第二输入线圈41阻抗匹配，结构合理。

进一步的，还包括信号注入电路7、LED供电线8、LED灯9，所述信号注入电路7与所述LED供电线8连接，所述LED供电线8与所述LED灯9电连接，所述第一载波通信模块5还包括放大电路52，所述第一载波通信芯片51通过所述放大电路52与所述信号注入电路7连接。

由上述描述可知，第一载波通信模块5输出的载波信号传输至信号注入电路7，信号注入电路7将接收到的载波信号注入至LED供电线8，然后到达LED灯9，结构简单；第一载波通信芯片51输出的信号经放大电路52放大后到达信号注入电路7，信号传输质量好，性能稳定。

进一步的，所述信号注入电路7包括第三输入线圈71和第三输出线圈72，所述信号注入电路7的第三输入线圈71与所述第一载波通信模块5电连接，所述信号注入电路7的第三输出线圈72串联在所述LED供电线8的负极。

由上述描述可知，第一载波通信模块5输出的高频载波信号与第三输入线圈71连接，第三输出线圈72与LED供电线8的负极连接，高频载波信号以差分信号的形式经第三输入线圈71和第三输出线圈72转换后到达LED供电线8的负极，第三输入线圈71和第三输出线圈72传输的都是高频载波信号，结构简单合理，数据传输较为直接快速；第三输入线圈71与第三输出线圈72具有将第一载波通信模块5与LED供电线8的电路隔离开来的作用，具有较强的防干扰能力，信号传输质量稳定。

进一步的，还包括可见光接收模块10，所述可见光接收模块10用于接收所述LED灯9的光信号，所述可见光接收模块10与所述第二载波通信模块6电连接。

由上述描述可知，可见光接收模块10用于接收LED灯9的光信号，可见光接收模块10的信号经第二载波通信模块6转换后到达用户终端设备12，结构简单合理，信号处理能力强，传输质量稳定。

进一步的，所述第二载波通信模块6包括第二载波通信芯片61，所述第二载波通信芯片61与所述无线射频发送电路2电连接，还与用户终端设备12连接。

由上述描述可知，第二载波通信芯片61中自带载波信号通信协议用户终端设备12的信号经第一载波通信芯片51进行转换后直接到达无线射频发送电路2，结构简单。

进一步的，所述第二载波通信模块6还包括带通滤波电路62，所述可见光接收模块10与所述带通滤波电路62连接，所述带通滤波电路62还与所述第二载波通信芯片61连接。

由上述描述可知，可将光接收模块输出的信号经带通滤波电路62滤波后传输至第二载波通信芯片61，抗干扰能力强，信号传输质量稳定。

进一步的，所述第一载波通信芯片51为电力线载波通信芯片、同轴电缆载波通信芯片中的任意一种，所述第二载波通信芯片61为电力线载波通信芯片、同轴电缆载波通信芯片中的任意一种。

由上述描述可知，电力线载波通信芯片、同轴电缆载波通信芯片中包含AFE单元，可处理多种的载波信号，具有数据处理能力强，数据处理快速的优点，使所述第一载波通信模块5和第二载波通信模块6具有较强的数据处理能力及较快的数据处理速度，系统开发周期短。

请参照图1至图2，本发明的实施例一为：

一种基于载波通信芯片的可见光通信射频上行通信系统，包含无线射频发送电路2、射频发射天线1、射频接收天线3、无线射频接收电路4、第一载波通信模块5、第二载波通信模块6，所述无线射频发送电路2与所述射频发射天线1电连接，所述射频接收天线3用于接收射频发射天线1发射的射频信号，所述射频接收天线3与所述无线射频接收电路4电连接，所述无线射频接收电路4还与所述第一载波通信模块5电连接，所述无线射频发送电路2还与所述第二载波通信模块6电连接。

所述无线射频发送电路2包括第一输入线圈21和第一输出线圈22，所述无线射频接收电路4包括第二输入线圈41和第二输出线圈42，所述第一输出线圈22一端与信号地端电连接，所述第二输入线圈41一端与信号地端电连接。

请参照图3至图4，本发明的实施例二为：

一种基于载波通信芯片的可见光通信射频上行通信系统，在实施例一的基础上，还包括信号注入电路7、LED供电线8、LED灯9、可见光接收模块10，所述第一载波通信模块5包括一个的第一载波通信芯片51、放大电路52，所述第一载波通信芯片51与所述无线射频接收电路4电连接，还与外部信号电路11连接，所述第二载波通信模块6包括一个的第二载波通信芯片61、带通滤波电路62，所述第二载波通信芯片61与所述无线射频发送电路2电连接，还与用户终端设备12连接。

所述信号注入电路7包括第三输入线圈71和第三输出线圈72，所述信号注入电路7的第三输入线圈71与所述放大电路52的输出端电连接，所述放大电路52的输入端与所述第一载波通信模块5的第一载波通信芯片51电连接，所述信号注入电路7的第三输出线圈72串联在所述LED供电线8的负极，所述可见光接收模块10用于接收所述LED灯9的光信号，所述可见光接收模块10通过所述带通滤波电路62与所述第二载波通信芯片61连接。

所述外部信号电路11所接收的信号的传输介质为同轴电缆、电力线、网线、电磁波、空气、光纤中的任意一种，具体为：1、外部信号电路11所接收的信号若经过网线传输，则外部信号电路11为网络信号转换模块（比如WIFI模块），网络信号经过网络信号转换模块转换后通过以太网接口与第一载波通信模块5连接；2、外部信号电路11所接收的信号若经过电力线或者电磁波传输，则外部信号电路11为电力线通信模块，电力线或者电磁波传输的信号经过电力线通信模块转换后通过以太网接口与第一载波通信模块5连接；3、外部信号电路11所接收的信号若经过光纤传输，则外部信号电路11为光纤通信模块，光纤传输的信号经过光纤通信模块转换后通过以太网接口与第一载波通信模块5连接；4、外部信号电路11所接收的信号若经过同轴电缆传输，则外部信号电路11为同轴电缆通信模块，同轴电缆传输的信号经过同轴电缆通信模块转换后通过以太网接口与第一载波通信模块5连接。

一种基于载波通信芯片的可见光通信射频上行通信方法，所述方法为：

S1用户终端设备的信号进入第二载波通信模块；

S2第二载波通信模块将接收到的用户终端设备的信号转换后输送至无线射频发送电路；

S3无线射频发送电路将接收到的第二载波通信模块的信号送入射频发射天线；

S4射频发射天线将接收到的无线射频发送电路的信号发送出去；

S5射频接收天线接收到射频发射天线发送的信号，并输送至无线射频接收电路；

S6无线射频接收电路将接收到的射频接收天线的信号送入第一载波通信模块；

S7第一载波通信模块将接收到的无线射频接收电路的信号转换后送入外部信号电路。

进一步的，还包括可见光下行通信方法，具体为：

S8外部信号电路的信号进入第一载波通信模块；

S9第一载波通信模块将外部信号电路的信号转换后输送至信号注入电路；

S10信号注入电路将接收到的第一载波通信模块的信号输送至LED供电线；

S11所述LED供电线将接收到的信号注入电路的信号送入LED灯；

S12所述LED灯将接收到的LED供电线的信号发送出去；

S13所述可见光接收模块接收到LED灯发送的信号，并输送至第二载波通信模块；

S14第二载波通信模块将接收到的可见光接收模块的信号转换后输送至用户终端设备。

由上述描述可知，外部信号电路的信号经第一载波通信模块转换后经信号注入电路到达LED供电线，进而到达LED灯，LED灯发出的光信号经可见光接收模块接收，再经第二载波通信模块转换后到达用户终端设备，实现下行链路的可见光通信，数据传输速度快，传输质量稳定。

请参照图5，本发明的实施例三为：

一种基于载波通信芯片的可见光通信射频上行通信方法，所述方法为：

S1用户终端设备的信号进入第二载波通信模块；

S2第二载波通信模块将接收到的用户终端设备的信号转换后输送至无线射频发送电路；

S3无线射频发送电路将接收到的第二载波通信模块的信号送入射频发射天线；

S4射频发射天线将接收到的无线射频发送电路的信号发送出去；

S5射频接收天线接收到射频发射天线发送的信号，并输送至无线射频接收电路；

S6无线射频接收电路将接收到的射频接收天线的信号送入第一载波通信模块；

S7第一载波通信模块将接收到的无线射频接收电路的信号转换后送入外部信号电路。

请参照图6，本发明的实施例四为：

一种基于载波通信芯片的可见光通信射频上行通信方法，在实施例三的基础上，还包括可见光下行通信方法，具体为：

S8外部信号电路的信号进入第一载波通信模块；

S9第一载波通信模块将外部信号电路的信号转换后输送至信号注入电路；

S10信号注入电路将接收到的第一载波通信模块的信号输送至LED供电线；

S11所述LED供电线将接收到的信号注入电路的信号送入LED灯；

S12所述LED灯将接收到的LED供电线的信号发送出去；

S13所述可见光接收模块接收到LED灯发送的信号，并输送至第二载波通信模块；

S14第二载波通信模块将接收到的可见光接收模块的信号转换后输送至用户终端设备。

综上所述，本发明提供的基于载波通信芯片的可见光通信射频上行通信系统及方法，上行链路通过无线射频通信来实现，下行链路通过可见光通信来实现，所述系统的载波信号的调整或解调或转换通过第一载波通信模块5或第二载波通信模块6来进行，第一载波通信模块5包含至少一个的第一载波通信芯片51，第二载波通信模块6包含至少一个的第二载波通信芯片61，第一载波通信模块5和第二载波通信模块6均可处理多路的载波信号，系统结构简单，数据处理能力强，信号处理方法直接快速，信号传输质量稳定。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。