33]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(jiàn)光信道傳輸?shù)碾娦盘?hào)(例如00K信號(hào))；LED燈將電信號(hào)變成可見(jiàn)光信號(hào)發(fā)出；
[0034]太陽(yáng)能板對(duì)準(zhǔn)可見(jiàn)光方向，將接收到的可見(jiàn)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(yáng)能板輸出的低電壓變成穩(wěn)定的直流電壓;充電單元將過(guò)剩的電量存儲(chǔ)起來(lái)。
[0035]實(shí)施例4
[0036]參見(jiàn)圖4所示，實(shí)施例4提供一種基于可見(jiàn)光和太陽(yáng)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，信號(hào)接收端包括太陽(yáng)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(yáng)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。
[0037]實(shí)施例4還提供一種基于可見(jiàn)光和太陽(yáng)能板的通信方法，包括以下步驟:
[0038]待發(fā)送數(shù)字信號(hào)依次經(jīng)過(guò)信號(hào)編碼單元、放大器、偏置電源、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(jiàn)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(jiàn)光信號(hào)發(fā)出；
[0039]太陽(yáng)能板對(duì)準(zhǔn)可見(jiàn)光方向，將接收到的可見(jiàn)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(yáng)能板輸出的低電壓變成穩(wěn)定的直流電壓;充電單元將過(guò)剩的電量存儲(chǔ)起來(lái)。
[0040]本發(fā)明實(shí)施例的原理詳細(xì)闡述如下:
[0041]信號(hào)發(fā)送端的放大器和偏置電源適用于驅(qū)動(dòng)多LED燈的場(chǎng)合，當(dāng)信號(hào)編碼后的調(diào)制信號(hào)能直接驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光時(shí)，信號(hào)發(fā)送端可不用放大器和偏置電源。
[0042]當(dāng)信號(hào)接收端的太陽(yáng)能板回收的電能只需支持電路短時(shí)運(yùn)行時(shí)，信號(hào)接收端也可以沒(méi)有充電單元。
[0043]LED燈的照射時(shí)長(zhǎng)應(yīng)足以完成通信過(guò)程，因此最短照射時(shí)間需根據(jù)通信速率調(diào)整。信號(hào)接收端的太陽(yáng)能板接收電信號(hào)的過(guò)程與回收光能量的過(guò)程并行進(jìn)行;信號(hào)接收端不僅能夠?qū)崿F(xiàn)接收信號(hào)、恢復(fù)能量，在太陽(yáng)能板接收到足夠能量時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)相關(guān)的回傳信息、顯示、配置等功能，實(shí)際接收到能量受LED功率、發(fā)散角、照射距離、太陽(yáng)能板面積、太陽(yáng)能板轉(zhuǎn)化效率、電路設(shè)計(jì)等參數(shù)限制，需根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況調(diào)整。
[0044]信號(hào)發(fā)送端采用LED燈發(fā)送可見(jiàn)光信號(hào)，信號(hào)接收端采用太陽(yáng)能板接收可見(jiàn)光信號(hào)，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0045](1)當(dāng)LED光照射時(shí)，可通過(guò)光照下達(dá)數(shù)據(jù)，信號(hào)接收端的太陽(yáng)能板同時(shí)接收信息和光能量;當(dāng)無(wú)光照時(shí)，接收端可工作在極低能耗或休眠模式。
[0046](2) LED燈發(fā)出可見(jiàn)光具有指向性，可在控制的同時(shí)照明和與人交互。
[0047](3)太陽(yáng)能板同時(shí)實(shí)現(xiàn)了供電和光探測(cè)，結(jié)構(gòu)緊湊，成本極低。
[0048]太陽(yáng)能板是一種利用晶體硅的光伏效應(yīng)產(chǎn)生電能的裝置，其接收光譜范圍覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光范圍，LED燈發(fā)出的可見(jiàn)光也能被太陽(yáng)能板接收產(chǎn)生電能。另一方面，太陽(yáng)能板可作為光探測(cè)器接收光信號(hào)，根據(jù)太陽(yáng)能板的材料、尺寸、電路結(jié)構(gòu)等不同，其有效接收帶寬可達(dá)幾MHz或更高。由于太陽(yáng)能板可同時(shí)接受能量和信息，因此可應(yīng)用于極低能耗、低速信息傳輸?shù)臈l件下。這種簡(jiǎn)單、低速、低成本的通信，在傳感控制、智能家居等物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下有廣泛應(yīng)用，具有較大的價(jià)值。
[0049]本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行各種修改和變型，倘若這些修改和變型在本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則這些修改和變型也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0050]說(shuō)明書(shū)中未詳細(xì)描述的內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于可見(jiàn)光和太陽(yáng)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，其特征在于: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(jiàn)光信道傳輸?shù)碾娦盘?hào);LED燈將電信號(hào)變成可見(jiàn)光信號(hào)發(fā)出；信號(hào)接收端包括太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)能板對(duì)準(zhǔn)可見(jiàn)光方向，將接收到的可見(jiàn)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(yáng)能板還將光能轉(zhuǎn)化為電能，升壓穩(wěn)壓電路將太陽(yáng)能板輸出的低電壓變成穩(wěn)定的直流電壓。2.如權(quán)利要求1所述的基于可見(jiàn)光和太陽(yáng)能板的通信系統(tǒng)，其特征在于: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。3.如權(quán)利要求1或2所述的基于可見(jiàn)光和太陽(yáng)能板的通信系統(tǒng)，其特征在于: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(guò)剩的電量存儲(chǔ)起來(lái)。4.一種基于可見(jiàn)光和太陽(yáng)能板的通信方法，其特征在于，包括以下步驟: 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(jiàn)光信道傳輸?shù)碾娦盘?hào)； B、LED燈將電信號(hào)變成可見(jiàn)光信號(hào)發(fā)出； C、太陽(yáng)能板對(duì)準(zhǔn)可見(jiàn)光方向，將接收到的可見(jiàn)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(yáng)能板還將光能轉(zhuǎn)化為電能，升壓穩(wěn)壓電路將太陽(yáng)能板輸出的低電壓變成穩(wěn)定的直流電壓。5.如權(quán)利要求4所述的基于可見(jiàn)光和太陽(yáng)能板的通信方法，其特征在于:步驟A與步驟B之間還包括以下步驟:對(duì)適合可見(jiàn)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。6.如權(quán)利要求4或5所述的基于可見(jiàn)光和太陽(yáng)能板的通信方法，其特征在于:步驟C之后還包括以下步驟:將過(guò)剩的電量存儲(chǔ)起來(lái)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于可見(jiàn)光和太陽(yáng)能板的通信系統(tǒng)及方法，涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括以下步驟：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(jiàn)光信道傳輸?shù)碾娦盘?hào)；LED燈將電信號(hào)變成可見(jiàn)光信號(hào)發(fā)出；太陽(yáng)能板對(duì)準(zhǔn)可見(jiàn)光方向，將接收到的可見(jiàn)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(yáng)能板還將光能轉(zhuǎn)化為電能，升壓穩(wěn)壓電路將太陽(yáng)能板輸出的低電壓變成穩(wěn)定的直流電壓。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。
【IPC分類(lèi)】H04B10/114, H04B10/116
【公開(kāi)號(hào)】CN105471502
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510901741
【發(fā)明人】芮谷豐, 劉武, 楊奇
【申請(qǐng)人】武漢郵電科學(xué)研究院
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年12月8日