[發明專利]基于可見光通信的語音廣播系統

無效

• 申請號: 201410187357.5
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN103944635A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 翟邦昭;張建飛;梁霄
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04L12/18
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明涉及一種基于可見光通信的語音廣播系統，屬于多媒體信息傳輸及播放的領域。

背景技術

近年來，被譽為“綠色照明”的半導體(LED)照明技術發展迅猛，特別是白光LED正吸引更多人的注意，他們被認為是下一代照明光源。它最終會替代目前在辦公室和家庭廣泛使用的白熾燈和熒光燈。利用LED高速亮滅的發光響應特性，將信號調制到LED可見光上進行傳輸，可以實現照明通信一體化的高效模式。

聲音廣播，通常用于車站、商場、公共場館、大廈、小區內部，供背景音樂廣播、尋呼廣播以及強行插入的災害性廣播使用，聲音廣播也通常用于語言考試的考場進行聽力試題的播放。

傳統的有線聲音廣播系統主要包含音源、音源管理控制設備、功率放大器、輸出控制設備、聲音還原設備以及電源管理設備，常采用總線制結構，采用RS-422、以太網等接口，在播放終端處采用有線傳輸。但是，傳統的有線聲音廣播系統存在如下缺點：首先，傳輸線需要專門鋪設，且容易產生寄生電容影響系統性能，施工和使用過程中易出現線槽、橋架割傷、短路內部芯線、昆蟲、鼠類嚙咬等問題，使系統維護成本升高；其次，有線傳輸使得揚聲器布局固定，不靈活，聲音廣播效果難以保證；再次，有線傳輸的聲音廣播無法在對電磁干擾有嚴格限制的場合使用；最后，傳統有線廣播系統還存在布線困難、安裝復雜、擴容性差、損壞墻面等問題。

用于聽力試題播放的無線廣播系統采用無線電波進行聲音信號的傳送，具有無需立桿架線，覆蓋范圍廣，無限擴容，安裝維護方便，投資省，音質優美清晰的特點，但是，傳統的無線廣播系統存在如下缺點：首先，傳統的無線廣播系統無法在對電磁干擾有嚴格限制的場合使用；其次，傳統的無線廣播系統傳送的聲音信號容易被監聽，造成試題外泄、考試作弊等問題。

近年出現的可見光語音通信系統還處于不成熟階段，主要存在的問題有：采用復雜的調制解調技術使得系統實現和維護成本增大；傳輸速度低且距離短，為了避免LED燈的明顯閃爍，必須采用麥徹斯特編碼等技術，同樣增加了系統復雜度。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種基于可見光通信的語音廣播系統，其結構緊湊，實現簡單，安裝維護方便，使用范圍廣，節能環保，科學合理，安全可靠。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于可見光通信的語音廣播系統，包括可見光發射機及帶有光電二極管的固定式終端，所述固定式終端與可見光發射機以可見光通信方式無線連接，其特征是：

所述可見光發射機包括AD變換器、并串數據轉換模塊、發光二極管及發光二極管驅動電路，所述的并串數據轉換模塊采用第一FPGA處理器，所述AD變換器將音源產生的語音模擬信號轉成為并行數字信號，所述第一FPGA處理器將經AD變換器轉成的并行數字信號轉成為串行數據流實現UART異步發送，所述發光二極管驅動電路接收所述串行數據流信號并驅動發光二極管高頻亮滅；

所述固定式終端包括光電接收機、串并數據轉換模塊、DA變換器及音箱，所述的串并數據轉換模塊采用第二FPGA處理器，所述光電接收機接收所述發光二極管的白光信號并轉成為電信號的串行數據流，所述第二FPGA處理器將所述串行數據流轉成為并行數字信號實現UART異步接收，所述DA變換器將所述的并行數字信號轉成為語音模擬信號，所述音箱播放所述語音模擬信號。

所述光電接收機包括光電接收電路，所述光電接收電路由依次連接的PIN光電二極管、跨阻放大器、第二級放大器、第三級放大器及高速比較器組成，所述PIN光電二極管用于識別發光二極管的亮滅信號。

所述發光二極管驅動電路為交流電流源電路，由四個電流反饋型運算放大器電路并聯組成。

可見光發射機包括電源管理模塊，所述電源管理模塊將220V的交流電轉換為正負15V的直流電。

所述光電接收電路包括電源管理電路，所述電源管理電路將9V直流電轉換為正負5V直流電。

為了避免采用復雜的調制技術和編碼技術，從而降低系統復雜度，提高數據傳輸的準確性，本發明并串轉換模塊利用FPGA處理器將并行音頻數字信號轉換成串行數據流并實現UART異步發送功能。即接收到并行的8位數據后，按照固定的波特率定時將其從低位開始，一位一位的發送出去。串并轉換模塊利用FPGA處理器將串行數據流恢復成并行音頻數字信號并實現UART異步接收功能。即在檢測到信道上電平發生變化后，能夠按照固定的采樣速率采集一字符幀的數據，并將其中的數據位轉為并行交給其他處理模塊。