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LED可见光通信网络结构与前端子系统

阅读：781发布：2020-05-11

专利汇可以提供LED可见光通信网络结构与前端子系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了LED可见光通信网络结构与前端子系统，涉及无线通信技术领域。本发明包括LED光发射模块、LED光接收模块、矢量信号发生器和示波器；LED光发射模块将电信号放大处理后发送至LED光接收模块；矢量信号发生器与LED光发射模块连接；LED光发射模块发送光信号通过LED光接收模块接收光信号；示波器与LED光接收模块输出端相连；LED光发射模块包括LED芯片和驱动电路；LED光接收模块包括光电二极管、跨阻抗前置放大器和主放大器。本发明通过物理层、媒质接入控制层、安全层、网络层和应用层的作用，具有达到实现提高传输容量、减少多径干扰和码间干扰、实现无盲区通信、提高通信距离的效果。，下面是LED可见光通信网络结构与前端子系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种LED可见光通信前端子系统，其特征在于：包括LED光发射模块、LED光接收模块、矢量信号发生器和示波器；所述LED光发射模块将带有信息的已调电信号放大处理后发送至LED光接收模块；
所述矢量信号发生器与LED光发射模块连接；所述LED光发射模块由直流电源供电；所述LED光发射模块发送光信号通过LED光接收模块接收光信号；所述示波器与LED光接收模块输出端相连，用于观察接收信号的波形、频率和峰值；
所述LED光发射模块包括LED芯片和驱动电路；
所述LED光接收模块包括光电二极管、跨阻抗前置放大器和主放大器；LED光发射模块发出的光信号汇聚到光电二极管接受面，光电二极管将光信号转换成电流信号，电流信号通过跨阻抗前置放大器将电流信号转换成电压信号，电压信号再通过主放大器进行电压放大。
2.根据权利要求1所述的LED可见光通信前端子系统，其特征在于，所述LED芯片采用RGB-LED或PC-LED中的任意一种；所述LED芯片后固定一透镜。
3.根据权利要求1所述的LED可见光通信前端子系统，其特征在于，所述驱动电路包括电压放大器；所述电压放大器将数模转换后的模拟调制信号放大，放大后的输出信号输入到MOS管；MOS管将输入的电压转换为稳定的电流驱动LED发光。
4.根据权利要求1所述的LED可见光通信前端子系统，其特征在于，所述光电二极管为PIN管或者APD管。
5.根据权利要求4所述的LED可见光通信前端子系统，其特征在于，所述光电二极管端固定有一汇聚透镜；所述汇聚透镜将LED光发射模块发出的光汇聚到光电二极管接受面。
6.根据权利要求5所述的LED可见光通信前端子系统，其特征在于，所述主放大器输出的信号通过隔直电容输入到后级低通滤波器电路，低通滤波器将信号中的高频信号滤除，保留低频发送信号。
7.一种LED可见光通信网络结构，包括物理层、媒质接入控制层、安全层、网络层和应用层，其特征在于，所述物理层包括如权利要求1-6任意一项所述的LED可见光通信前端子系统；
所述物理层、媒质接入控制层、安全层、网络层和应用层彼此间通过控制接口进行访问。
所述网络层为资源子网提供服务；所述网络控制数据链路层与传输层信息转发、建立、维持和终止网络连接；
所述应用层为计算机用户、应用程序或者网络接口，用于直接提供服务和协调应用程序。

说明书全文

LED可见光通信网络结构与前端子系统

技术领域

[0001] 本发明属于无线通信技术领域，特别是涉及LED可见光通信网络结构与前端子系统。

背景技术

[0002] 随着信息和通信技术的快速发展，无线通信系统对无线数据业务需求的不断增长，但由于RF频谱有限且昂贵，必须发展无线传输技术。与红外、自由光通信及射频技术相比，LED可见光通信具有无需频谱认证。传输速率高等优点，可作为现有照明基础设施补充功能，减轻射频频谱的压力，是无线通信系统末端用户接入的新兴技术。然而现有的LED可见光通信系统虽然获得了快速发展，但是其仍然难以实现大容量、长距离、无盲区通信。

[0003] 针对上述问题，本发明通过物理层、媒质接入控制层、安全层、网络层和应用层的作用，具有达到实现提高传输容量、减少多径干扰和码间干扰、实现无盲区通信、提高通信距离的效果。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供LED可见光通信网络结构与前端子系统，通过物理层、媒质接入控制层、安全层、网络层和应用层的作用，解决了现有的LED可见光通信系统难以实现大容量、长距离、无盲区通信的问题。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

[0006] 本发明为LED可见光通信网络结构与前端子系统，包括LED光发射模块、LED光接收模块、矢量信号发生器和示波器；所述LED光发射模块将带有信息的已调电信号放大处理后发送至LED光接收模块；

[0007] 所述矢量信号发生器与LED光发射模块连接；所述LED光发射模块由直流电源供电；所述LED光发射模块发送光信号通过LED光接收模块接收光信号；所述示波器与LED光接收模块输出端相连，用于观察接收信号的波形、频率和峰值；

[0008] 所述LED光发射模块包括LED芯片和驱动电路；

[0009] 所述LED光接收模块包括光电二极管、跨阻抗前置放大器和主放大器；LED光发射模块发出的光信号汇聚到光电二极管接受面，光电二极管将光信号转换成电流信号，电流信号通过跨阻抗前置放大器将电流信号转换成电压信号，电压信号再通过主放大器进行电压放大，放大后的信号再通过模数转换模块输出到解调模块中对信号进行解码解调还原处理，得到与发送信号相同的信息，完成一次完整的通信。

[0010] 进一步地，所述LED芯片采用RGB-LED或PC-LED中的任意一种，优选地选择PC-LED作为发射灯，功率较大，适合远距离通信；所述LED芯片后固定一透镜，用于将LED的发散光聚合起来进行发射，通过自由空间发送，可以更好的完成LED光发射模块和LED光接收模块的对准以及实现长距离的通信。。

[0011] 进一步地，所述驱动电路包括电压放大器；所述电压放大器将数模转换后的模拟调制信号放大，放大后的输出信号输入到MOS管；MOS管将输入的电压转换为稳定的电流驱动LED发光，MOS管为电压控制电流型器件，恒流区的工作状态保证通过漏极和源极的电流可以确保通过LED的电流恒定，且能保证驱动大功率的LED正常工作。

[0012] 进一步地，所述光电二极管为PIN管或者APD管。

[0013] 进一步地，所述光电二极管端固定有一汇聚透镜；所述汇聚透镜将LED光发射模块发出的光汇聚到光电二极管接受面。

[0014] 进一步地，所述主放大器输出的信号通过隔直电容输入到后级低通滤波器电路，低通滤波器将信号中的高频信号滤除，保留低频发送信号。

[0015] 一种LED可见光通信网络结构，包括物理层、媒质接入控制层、安全层、网络层和应用层，所述物理层包括包括LED可见光通信前端子系统；

[0016] 所述物理层、媒质接入控制层、安全层、网络层和应用层彼此间通过控制接口进行访问。

[0017] 所述网络层为资源子网提供服务；所述网络控制数据链路层与传输层信息转发、建立、维持和终止网络连接；

[0018] 所述应用层为计算机用户、应用程序或者网络接口，用于直接提供服务和协调应用程序。

[0019] 本发明具有以下有益效果：

[0020] 本发明通过物理层、媒质接入控制层、安全层、网络层、应用层以及LED可见光通信前端子系统的作用，通过LED芯片后固定透镜，用于将LED的发散光聚合起来进行发射，可以更好的完成LED光发射模块和LED光接收模块的对准以及实现长距离的通信，具有达到实现提高传输容量、减少多径干扰和码间干扰、实现无盲区通信、提高通信距离的效果。

[0021] 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

[0022] 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。

[0023] 图1为本发明的LED可见光通信网络结构与前端子系统框架图。

具体实施方式

[0024] 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。

[0025] 请参阅图1所示，本发明为LED可见光通信网络结构与前端子系统，包括LED光发射模块、LED光接收模块、矢量信号发生器和示波器；LED光发射模块将带有信息的已调电信号放大处理后发送至LED光接收模块；

[0026] 矢量信号发生器与LED光发射模块连接；LED光发射模块由直流电源供电；LED光发射模块发送光信号通过LED光接收模块接收光信号；示波器与LED光接收模块输出端相连，用于观察接收信号的波形、频率和峰值；

[0027] LED光发射模块包括LED芯片和驱动电路；

[0028] LED光接收模块包括光电二极管、跨阻抗前置放大器和主放大器；LED光发射模块发出的光信号汇聚到光电二极管接受面，光电二极管将光信号转换成电流信号，电流信号通过跨阻抗前置放大器将电流信号转换成电压信号，电压信号再通过主放大器进行电压放大，放大后的信号再通过模数转换模块输出到解调模块中对信号进行解码解调还原处理，得到与发送信号相同的信息，完成一次完整的通信。

[0029] 优选地，如图1所示，LED芯片采用RGB-LED或PC-LED中的任意一种，优选地选择PC-LED作为发射灯，功率较大，适合远距离通信；LED芯片后固定一透镜，用于将LED的发散光聚合起来进行发射，通过自由空间发送，可以更好的完成LED光发射模块和LED光接收模块的对准以及实现长距离的通信。。

[0030] 优选地，如图1所示，驱动电路包括电压放大器；电压放大器将数模转换后的模拟调制信号放大，放大后的输出信号输入到MOS管；MOS管将输入的电压转换为稳定的电流驱动LED发光，MOS管为电压控制电流型器件，恒流区的工作状态保证通过漏极和源极的电流可以确保通过LED的电流恒定，且能保证驱动大功率的LED正常工作。

[0031] 优选地，如图1所示，光电二极管为PIN管或者APD管。

[0032] 优选地，如图1所示，光电二极管端固定有一汇聚透镜；汇聚透镜将LED光发射模块发出的光汇聚到光电二极管接受面。

[0033] 优选地，如图1所示，主放大器输出的信号通过隔直电容输入到后级低通滤波器电路，低通滤波器将信号中的高频信号滤除，保留低频发送信号。

[0034] 一种LED可见光通信网络结构，包括物理层、媒质接入控制层、安全层、网络层和应用层，物理层包括包括LED可见光通信前端子系统；

[0035] 物理层、媒质接入控制层、安全层、网络层和应用层彼此间通过控制接口进行访问。

[0036] 网络层为资源子网提供服务；网络控制数据链路层与传输层信息转发、建立、维持和终止网络连接；

[0037] 应用层为计算机用户、应用程序或者网络接口，用于直接提供服务和协调应用程序。

[0038] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0039] 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，从而使所属无线通信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。

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