一種具有通信功能的led路燈系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)，包括：LED發(fā)射端，用于發(fā)射LED可見光，兼起照明和通信功能；LED接收端，用于接收LED發(fā)射端發(fā)射的可見光信號；以太網(wǎng)介質(zhì)轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述接收到的可見光信號轉(zhuǎn)換為現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)可進行數(shù)據(jù)交換的以太網(wǎng)幀數(shù)據(jù)格式；網(wǎng)絡(luò)終端，可通過以太網(wǎng)介質(zhì)轉(zhuǎn)換模塊提供的上網(wǎng)服務(wù)登陸網(wǎng)絡(luò)；其中，所述LED發(fā)射端為LED路燈。LED路燈可見光無線通信完全排除傳統(tǒng)高頻無線電磁波對人體與周邊電子機器干擾的疑慮，該LED路燈系統(tǒng)兼顧照明和通信、綠色環(huán)保，非常適合應(yīng)用在道路誘導、展示導游、高速鐵路、地鐵、醫(yī)院等道路周邊限定空間的資料傳輸?shù)阮I(lǐng)域。
【專利說明】一種具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明屬于光通信及新能源照明的交叉【技術(shù)領(lǐng)域】，其涉及一種具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)。
[0002]【背景技術(shù)】:
20世紀90年代后期以來，高速數(shù)據(jù)通信在人們的生活中起到至關(guān)重要的作用，電器設(shè)備的無線化，家庭無線鏈接((WHL:ffireless Home Link)的廣泛應(yīng)用，使得人們可以在家庭、圖書館、咖啡館等的任何一處登陸互聯(lián)網(wǎng)(WWW =World Wide Web)，但是網(wǎng)絡(luò)帶寬資源是有限的。目前，人們對信息的需求和依賴程度進一步提高。而在對電磁干擾較為靈敏的場合，比如醫(yī)院、航站樓、高鐵沿線等，為了防止電磁干擾對電子儀器造成的影響，避免發(fā)生災害性的后果，不能過度使用傳統(tǒng)的射頻通信，因此，在這些特殊環(huán)境中一般禁止使用無線電產(chǎn)品。而如果在這些環(huán)境中使用紅外通信，則需要限制其發(fā)射功率，那是因為大多數(shù)物質(zhì)包括人體吸收紅外輻射后會引起物體溫度的提高，這也是在現(xiàn)實應(yīng)用中不希望看到的現(xiàn)象，所以，在平時的應(yīng)用中，紅外通信的速率控制在比較低的水平，而且距離一般較短。基于以上分析，亟需找到一種既沒有電磁干擾也不會對人體造成損害的通信方案。
[0003]電燈泡一直以來被視作發(fā)明家夢寐以求的靈感閃現(xiàn)的象征，高亮度白光LED具有功耗低、使用壽命長、尺寸小、綠色環(huán)保等優(yōu)點，被視為下一代節(jié)能環(huán)保型的照明產(chǎn)品。白光LED的另外一個突出優(yōu)點是響應(yīng)靈敏度非常高，因此可以用LED進行高速數(shù)據(jù)通信，利用一束閃光來無線傳輸數(shù)字信息，這類技術(shù)通常被稱作可見光通信(VLC)。可見光無線通信是一種新興的光無線通信技術(shù)，它是建立在白光LED技術(shù)基礎(chǔ)上的，與傳統(tǒng)的射頻通信相比，可見光無線通信不用申請頻譜證，也沒有電磁波干擾、對人體無害。并且由于其是可見光，在不影響照明的情況下可以實現(xiàn)通信。
[0004]由于LED路燈工作于室外，而室外充滿了各種各樣的其他可見光，同時白天及夜晚環(huán)境光亮度相差極大，因此在這種環(huán)境下土作的光傳感器需要具有極寬的響應(yīng)范圍以及較高的靈敏度。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，提供一種具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明提供的具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)，具體的技術(shù)方案如下:
一種具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)，包括:LED發(fā)射端，用于發(fā)射LED可見光，兼起照明和通信功能；LED接收端，用于接收LED發(fā)射端發(fā)射的可見光信號；以太網(wǎng)介質(zhì)轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述接收到的可見光信號轉(zhuǎn)換為現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)可進行數(shù)據(jù)交換的以太網(wǎng)幀數(shù)據(jù)格式；網(wǎng)絡(luò)終端，可通過以太網(wǎng)介質(zhì)轉(zhuǎn)換模塊提供的上網(wǎng)服務(wù)登陸網(wǎng)絡(luò)；其中，所述LED發(fā)射端為LED路燈。
[0007]優(yōu)選地，所述LED發(fā)射端包括信道編碼器、數(shù)字調(diào)制器、驅(qū)動電路和可見光光源；所述LED接收端包括光敏元件、調(diào)理電路、數(shù)字解調(diào)器和信道譯碼器；所述以太網(wǎng)介質(zhì)轉(zhuǎn)換模塊包括光電轉(zhuǎn)換介質(zhì)芯片，其用于將來自LED接收端的單極性非歸零碼(NRZ碼)轉(zhuǎn)換為雙極性CMI碼，其中光電轉(zhuǎn)換介質(zhì)芯片采用ICPLUS公司的IP113ALF芯片，該芯片具備電平極性轉(zhuǎn)換功能，其從外部輸入工作時鐘信號，在其OSCl和X2引腳之間接入25MHz頻率的晶振；所述數(shù)字調(diào)制器采用采用OOK-RZ (On-Off Keying Return to Zero,開關(guān)鍵控一歸零調(diào)制)與 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交頻分復用)對編碼信號進行調(diào)制；信道編碼和調(diào)制均在FPGA(Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)信號處理板上完成；解調(diào)和譯碼也是在一個FPGA處理板上進行；調(diào)制和解調(diào)電路使用的FPGA均為Altera公司的FPGA EP3CSSF484I7，其內(nèi)部的調(diào)制解調(diào)時鐘為IOOMHz。
[0008]優(yōu)選地，控制所述LED發(fā)射端可見光光源開關(guān)的信號為2FSK (Frequency ShiftKeying頻移鍵控)信號，其基帶信號速率為100bps，fl為800Hz，f2為1000 Hz，所述可見光光源以fl和f2高頻率閃爍。
[0009]優(yōu)選地，所述LED接收端的光敏元件為光電二極管，其響應(yīng)速度高于Π和f2。
[0010]優(yōu)選地，所述LED發(fā)射端與所述LED接收端之間采用的通信標準為IEEE802.15.7。
[0011]優(yōu)選地，為保證某條光路徑被遮擋也不會導致通信終端，該LED路燈系統(tǒng)設(shè)計成強度調(diào)制/直接探測(MM/DD)系統(tǒng)。
[0012]優(yōu)選地，所述信道譯碼器包括高低位分離電路及譯碼運算電路，所述高低位分離電路用于將接收到的CMI碼的高低位進行分離，所述譯碼運算電路用于對所述CMI碼分離后的高低位進行同或運算。
[0013]優(yōu)選地，所述高低位分離電路設(shè)置有若干D觸發(fā)器，所述D觸發(fā)器設(shè)置有數(shù)據(jù)輸入端D，時鐘輸入端CLK、反相置位端SD及數(shù)據(jù)輸出端Q，輸入的CMI碼在時鐘CP的作用下被各個D觸發(fā)器鎖存。
[0014]優(yōu)選地，所述光電二極管是PIN光電二極管或雪崩光電二極管。
[0015]優(yōu)選地，所述以太網(wǎng)介質(zhì)轉(zhuǎn)換模塊與所述網(wǎng)絡(luò)終端之間的通信協(xié)議為藍牙。
[0016]本發(fā)明提供的具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)的有益效果在于:LED路燈可見光無線通信完全排除傳統(tǒng)高頻無線電磁波對人體與周邊電子機器干擾的疑慮，該LED路燈系統(tǒng)兼顧照明和通信、綠色環(huán)保，非常適合應(yīng)用在道路誘導、展示導游、高速鐵路、地鐵、醫(yī)院等道路周邊限定空間的資料傳輸?shù)阮I(lǐng)域。
[0017]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明所提供的具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)的示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明所提供的具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)的組成單元的功能框圖。
[0019]其中附圖標記I 一 LED發(fā)射端；2 — LED接收端；3 —以太網(wǎng)介質(zhì)轉(zhuǎn)換模塊；4 一網(wǎng)絡(luò)終端；11 一信道編碼器；12 —數(shù)字調(diào)制器；13 —驅(qū)動電路；14 一可見光光源；21 —光敏元件；22 —調(diào)理電路；23 —數(shù)字解調(diào)器；24 —信道譯碼器。
[0020]【具體實施方式】:
現(xiàn)結(jié)合附圖將本發(fā)明做進一步的說明。
[0021]如圖1示出了本發(fā)明所提供的具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)。圖2示出了本發(fā)明所提供的具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)的組成單元的功能框圖。
[0022]一種具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)，包括:LED發(fā)射端(I )，用于發(fā)射LED可見光，兼起照明和通信功能；LED接收端(2)，用于接收LED發(fā)射端發(fā)射的可見光信號；以太網(wǎng)介質(zhì)轉(zhuǎn)換模塊(3)，用于將所述接收到的可見光信號轉(zhuǎn)換為現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)可進行數(shù)據(jù)交換的以太網(wǎng)幀數(shù)據(jù)格式；網(wǎng)絡(luò)終端(4)，可通過以太網(wǎng)介質(zhì)轉(zhuǎn)換模塊提供的上網(wǎng)服務(wù)登陸網(wǎng)絡(luò)；其中，所述LED發(fā)射端為LED路燈。
[0023]優(yōu)選地，所述LED發(fā)射端(I)包括信道編碼器(11)、數(shù)字調(diào)制器(12)、驅(qū)動電路
(13)和可見光光源(14);所述LED接收端(2)包括光敏元件(21)、調(diào)理電路(22)、數(shù)字解調(diào)器(23)和信道譯碼器(24);所述以太網(wǎng)介質(zhì)轉(zhuǎn)換模塊(3)包括光電轉(zhuǎn)換介質(zhì)芯片，其用于將來自LED接收端(2)的單極性非歸零碼(NRZ碼)轉(zhuǎn)換為雙極性CMI碼，其中光電轉(zhuǎn)換介質(zhì)芯片采用ICPLUS公司的IPl 13ALF芯片，該芯片具備電平極性轉(zhuǎn)換功能，其從外部輸入工作時鐘信號，在其OSCl和X2引腳之間接入25MHz頻率的晶振；所述數(shù)字調(diào)制器采用米用 OOK-RZ (On-Off Keying Return to Zero,開關(guān)鍵控一歸零調(diào)制)與 OFDM (OrthogonalFrequency Division Multiplexing,正交頻分復用)對編碼信號進行調(diào)制；信道編碼和調(diào)制均在FPGA (Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)信號處理板上完成；解調(diào)和譯碼也是在一個FPGA處理板上進行；調(diào)制和解調(diào)電路使用的FPGA均為Altera公司的FPGA EP3CSSF484I7，其內(nèi)部的調(diào)制解調(diào)時鐘為100MHz。
[0024]優(yōu)選地，控制所述LED發(fā)射端(I)可見光光源(14)開關(guān)的信號為2FSK (FrequencyShift Keying頻移鍵控)信號，其基帶信號速率為100bps，fl為800Hz，f2為1000 Hz，所述可見光光源以fl和f2高頻率閃爍。
[0025]優(yōu)選地，所述LED接收端(2)的光敏元件為光電二極管，其響應(yīng)速度高于Π和f2。
[0026]優(yōu)選地，所述LED發(fā)射端(I)與所述LED接收端(2)之間采用的通信標準為IEEE802.15.7。
[0027]優(yōu)選地，為保證某條光路徑被遮擋也不會導致通信終端，該LED路燈系統(tǒng)設(shè)計成強度調(diào)制/直接探測(MM/DD)系統(tǒng)。
[0028]優(yōu)選地，所述信道譯碼器(11)包括高低位分離電路及譯碼運算電路，所述高低位分離電路用于將接收到的CMI碼的高低位進行分離，所述譯碼運算電路用于對所述CMI碼分離后的高低位進行同或運算。
[0029]優(yōu)選地，所述高低位分離電路設(shè)置有若干D觸發(fā)器，所述D觸發(fā)器設(shè)置有數(shù)據(jù)輸入端D，時鐘輸入端CLK、反相置位端SD及數(shù)據(jù)輸出端Q，輸入的CMI碼在時鐘CP的作用下被各個D觸發(fā)器鎖存。
[0030]優(yōu)選地，所述光電二極管是PIN光電二極管或雪崩光電二極管。
[0031]優(yōu)選地，所述以太網(wǎng)介質(zhì)轉(zhuǎn)換模塊(3)與所述網(wǎng)絡(luò)終端(4)之間的通信協(xié)議為藍牙。
[0032]本發(fā)明提供的具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)的有益效果在于:LED路燈可見光無線通信完全排除傳統(tǒng)高頻無線電磁波對人體與周邊電子機器干擾的疑慮，該LED路燈系統(tǒng)兼顧照明和通信、綠色環(huán)保，非常適合應(yīng)用在道路誘導、展示導游、高速鐵路、地鐵、醫(yī)院等道路周邊限定空間的資料傳輸?shù)阮I(lǐng)域。
[0033]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白，可在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在本發(fā)明的實施例中作出各種修改和變化。因此，倘若所述修改和變化在所附權(quán)利要求書及其等同的范圍內(nèi)，那么本發(fā)明的實施例包括所述修改和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)，包括:LED發(fā)射端，用于發(fā)射LED可見光，兼起照明和通信功能；LED接收端，用于接收LED發(fā)射端發(fā)射的可見光信號；以太網(wǎng)介質(zhì)轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述接收到的可見光信號轉(zhuǎn)換為現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)可進行數(shù)據(jù)交換的以太網(wǎng)幀數(shù)據(jù)格式；網(wǎng)絡(luò)終端，可通過以太網(wǎng)介質(zhì)轉(zhuǎn)換模塊提供的上網(wǎng)服務(wù)登陸網(wǎng)絡(luò)；其特征在于，所述LED發(fā)射端為LED路燈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)，其特征在于，所述LED發(fā)射端包括信道編碼器、數(shù)字調(diào)制器、驅(qū)動電路和可見光光源；所述LED接收端包括光敏元件、調(diào)理電路、數(shù)字解調(diào)器和信道譯碼器；所述以太網(wǎng)介質(zhì)轉(zhuǎn)換模塊包括光電轉(zhuǎn)換介質(zhì)芯片，其用于將來自LED接收端的單極性非歸零碼(NRZ碼)轉(zhuǎn)換為雙極性CMI碼，其中光電轉(zhuǎn)換介質(zhì)芯片采用ICPLUS公司的IP113ALF芯片，該芯片具備電平極性轉(zhuǎn)換功能，其從外部輸入工作時鐘信號，在其OSCl和X2引腳之間接入25MHz頻率的晶振；所述數(shù)字調(diào)制器采用采用 OOK-RZ (On-Off Keying Return to Zero,開關(guān)鍵控一歸零調(diào)制)與 OFDM (OrthogonalFrequency Division Multiplexing,正交頻分復用)對編碼信號進行調(diào)制；信道編碼和調(diào)制均在FPGA (Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)信號處理板上完成；解調(diào)和譯碼也是在一個FPGA處理板上進行；調(diào)制和解調(diào)電路使用的FPGA均為Altera公司的FPGA EP3CSSF484I7，其內(nèi)部的調(diào)制解調(diào)時鐘為100MHz。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)，其特征在于，控制所述LED發(fā)射端可見光光源開關(guān)的信號為2FSK (Frequency Shift Keying頻移鍵控)信號，其基帶信號速率為100bps，fl為800Hz，f2為1000 Hz，所述可見光光源以fl和f2高頻率閃爍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)，其特征在于，所述LED接收端的光敏元件為光電二極管，其響應(yīng)速度高于Π和f2。
5.根據(jù)權(quán)利要 求4所述的具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)，其特征在于，所述LED發(fā)射端與所述LED接收端之間采用的通信標準為IEEE802.15.7。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)，其特征在于，為保證某條光路徑被遮擋也不會導致通信終端，該LED路燈系統(tǒng)設(shè)計成強度調(diào)制/直接探測(MM/DD)系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)，其特征在于，所述信道譯碼器包括高低位分離電路及譯碼運算電路，所述高低位分離電路用于將接收到的CMI碼的高低位進行分離，所述譯碼運算電路用于對所述CMI碼分離后的高低位進行同或運算。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)，其特征在于，所述高低位分離電路設(shè)置有若干D觸發(fā)器，所述D觸發(fā)器設(shè)置有數(shù)據(jù)輸入端D，時鐘輸入端CLK、反相置位端SD及數(shù)據(jù)輸出端Q，輸入的CMI碼在時鐘CP的作用下被各個D觸發(fā)器鎖存。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)，其特征在于，所述光電二極管是PIN光電二極管或雪崩光電二極管。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)，其特征在于，所述以太網(wǎng)介質(zhì)轉(zhuǎn)換模塊與所述網(wǎng)絡(luò)終端之間的通信協(xié)議為藍牙。
【文檔編號】H04B10/116GK104022824SQ201410278889
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月21日
【發(fā)明者】耿云花 申請人:滁州惠智科技服務(wù)有限公司