基于可見光和太陽能板的通信系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種基于可見光和太陽能板的通信系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED (Light Emitting D1de，發(fā)光二極管)被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、體積小等特點(diǎn)，已被廣泛用于指示和照明。LED作為半導(dǎo)體光源，易于實(shí)現(xiàn)高速調(diào)制，基于LED的可見光通信技術(shù)近年來日益成熟，可見光波段用作光載波可實(shí)現(xiàn)高速的無線通信，因此可在近距離同時(shí)實(shí)現(xiàn)照明和信息傳輸。但是，現(xiàn)有的可見光通信系統(tǒng)中，一般采用光電探測(cè)器作為信號(hào)接收設(shè)備，成本很高，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用受限，尤其是傳感控制、智能家居等物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的應(yīng)用受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種基于可見光和太陽能板的通信系統(tǒng)及方法，基于低成本硬件，實(shí)現(xiàn)了能耗極低的通信，適用于傳感控制、智能家居等物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。
[0004]本發(fā)明提供一種基于可見光和太陽能板的通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括信號(hào)發(fā)送端和信號(hào)接收端，所述信號(hào)發(fā)送端包括信號(hào)編碼單元和LED燈，信號(hào)編碼單元對(duì)待發(fā)送數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼和調(diào)制，得到適合可見光信道傳輸?shù)碾娦盘?hào);LED燈將電信號(hào)變成可見光信號(hào)發(fā)出；信號(hào)接收端包括太陽能板、放大器、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、升壓穩(wěn)壓電路，放大器、升壓穩(wěn)壓電路均與太陽能板相連，放大器、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器順次相連，其中，太陽能板對(duì)準(zhǔn)可見光方向，將接收到的可見光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，同時(shí)回收部分能量;放大器將電信號(hào)放大，濾波器濾除電信號(hào)中的部分高頻信號(hào)，輸出模擬信號(hào)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，恢復(fù)出數(shù)字信號(hào);太陽能板還將光能轉(zhuǎn)化為電能，升壓穩(wěn)壓電路將太陽能板輸出的低電壓變成穩(wěn)定的直流電壓。
[0005]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述信號(hào)發(fā)送端還包括放大器、偏置電源，信號(hào)編碼單元、放大器、偏置電源和LED燈順次相連，放大器對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大;偏置電源將放大后的電信號(hào)疊加在一個(gè)直流的偏置電壓上輸出。
[0006]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述信號(hào)接收端還包括充電單元，充電單元與升壓穩(wěn)壓電路相連，充電單元將過剩的電量存儲(chǔ)起來。
[0007]本發(fā)明還提供一種基于可見光和太陽能板的通信方法，包括以下步驟:
[0008]A、對(duì)待發(fā)送數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼和調(diào)制，得到適合可見光信道傳輸?shù)碾娦盘?hào)；
[0009]B、LED燈將電信號(hào)變成可見光信號(hào)發(fā)出；
[0010]C、太陽能板對(duì)準(zhǔn)可見光方向，將接收到的可見光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，同時(shí)回收部分能量;將電信號(hào)放大，濾除電信號(hào)中的部分高頻信號(hào)，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，恢復(fù)出數(shù)字信號(hào);太陽能板還將光能轉(zhuǎn)化為電能，升壓穩(wěn)壓電路將太陽能板輸出的低電壓變成穩(wěn)定的直流電壓。
[0011]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟A與步驟B之間還包括以下步驟:對(duì)適合可見光信道傳輸?shù)碾娦盘?hào)進(jìn)行放大;將放大后的電信號(hào)疊加在一個(gè)直流的偏置電壓上輸出。
[0012]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟C之后還包括以下步驟:將過剩的電量存儲(chǔ)起來。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0014]本發(fā)明利用太陽能板同時(shí)接收信號(hào)和能量的特點(diǎn)，通過LED燈和太陽能板實(shí)現(xiàn)單方向的數(shù)字通信，信號(hào)發(fā)送端通過LED燈發(fā)送可見光信息，信號(hào)接收端通過太陽能板探測(cè)到可見光信息，同時(shí)接收可見光的能量用于電路工作，信號(hào)接收端的能耗極低，且硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，成本很低。因此，本發(fā)明基于低成本硬件，實(shí)現(xiàn)了能耗極低的通信，適用于傳感控制、智能家居等物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中基于可見光和太陽能板的通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2中基于可見光和太陽能板的通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖3是本發(fā)明實(shí)施例3中基于可見光和太陽能板的通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖4是本發(fā)明實(shí)施例4中基于可見光和太陽能板的通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0020]實(shí)施例1
[0021]參見圖1所示，為了滿足傳感控制、智能家居等物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的應(yīng)用，本發(fā)明的實(shí)施例1提供一種基于可見光和太陽能板的通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括信號(hào)發(fā)送端和信號(hào)接收端，信號(hào)發(fā)送端包括信號(hào)編碼單元和LED燈，信號(hào)接收端包括太陽能板、放大器、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、升壓穩(wěn)壓電路，放大器、升壓穩(wěn)壓電路均與太陽能板相連，放大器、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器順次相連。
[0022]實(shí)施例1還提供一種基于可見光和太陽能板的通信方法，包括以下步驟:
[0023]信號(hào)編碼單元對(duì)待發(fā)送數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼和調(diào)制，得到適合可見光信道傳輸?shù)碾娦盘?hào)，例如00K(0n-0ff Keying,開關(guān)鍵控)信號(hào);LED燈將電信號(hào)變成可見光信號(hào)發(fā)出；
[0024]太陽能板對(duì)準(zhǔn)可見光方向，將接收到的可見光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，同時(shí)回收部分能量;放大器將電信號(hào)放大，濾波器濾除電信號(hào)中的部分高頻信號(hào)，輸出模擬信號(hào)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，恢復(fù)出數(shù)字信號(hào);太陽能板還將光能轉(zhuǎn)化為電能，升壓穩(wěn)壓電路將太陽能板輸出的低電壓變成穩(wěn)定的直流電壓。
[0025]實(shí)施例2
[0026]參見圖2所示，在需要光照較強(qiáng)條件下，信號(hào)發(fā)送端還需要增加放大器、偏置電源。實(shí)施例2提供一種基于可見光和太陽能板的通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括信號(hào)發(fā)送端和信號(hào)接收端，信號(hào)發(fā)送端包括順次相連的信號(hào)編碼單元、放大器、偏置電源和LED燈，待發(fā)送數(shù)字信號(hào)依次經(jīng)過信號(hào)編碼單元、放大器、偏置電源、LED燈，信號(hào)接收端包括太陽能板、放大器、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、升壓穩(wěn)壓電路，放大器、升壓穩(wěn)壓電路均與太陽能板相連，放大器、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器順次相連。
[0027]實(shí)施例2還提供一種基于可見光和太陽能板的通信方法，包括以下步驟:
[0028]信號(hào)編碼單元對(duì)待發(fā)送數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼和調(diào)制，得到適合可見光信道傳輸?shù)碾娦盘?hào)(例如00K信號(hào))；放大器對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大;偏置電源將放大后的電信號(hào)疊加在一個(gè)直流的偏置電壓上輸出;LED燈將電信號(hào)變成可見光信號(hào)發(fā)出。
[0029]太陽能板對(duì)準(zhǔn)可見光方向，將接收到的可見光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，同時(shí)回收部分能量;放大器將電信號(hào)放大，濾波器濾除電信號(hào)中的部分高頻信號(hào)，輸出模擬信號(hào)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，恢復(fù)出數(shù)字信號(hào);信號(hào)接收端還將光能轉(zhuǎn)化為電能，升壓穩(wěn)壓電路將太陽能板輸出的低電壓變成穩(wěn)定的直流電壓。
[0030]實(shí)施例3
[0031]參見圖3所示，實(shí)施例3提供一種基于可見光和太陽能板的通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括信號(hào)發(fā)送端和信號(hào)接收端，信號(hào)發(fā)送端包括信號(hào)編碼單元和LED燈，信號(hào)接收端包括太陽能板、放大器、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、升壓穩(wěn)壓電路、充電單元，放大器、升壓穩(wěn)壓電路均與太陽能板相連，放大器、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器順次相連，充電單元與升壓穩(wěn)壓電路相連。
[0032]實(shí)施例3還提供一種基于可見光和太陽能板的通信方法，包括以下步驟:
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