[發(fā)明專利]一種具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2014-06-21
• 公開（公告）號: CN104022824A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設計）人: 耿云花
• 申請（專利權）人: 滁州惠智科技服務有限公司
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

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技術領域：

本發(fā)明屬于光通信及新能源照明的交叉技術領域，其涉及一種具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)。

背景技術：

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重要的作用，電器設備的無線化，家庭無線鏈接((WHL：Wireless?Home?Link)的廣泛應用，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)實應用中不希望看到的現(xiàn)象，所以，在平時的應用中，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。

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，它是建立在白光LED技術基礎上的，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。

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范圍以及較高的靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術中的上述不足，提供一種具有通信功能的LED路燈系統(tǒng)。

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)絡可進行數(shù)據(jù)交換的以太網(wǎng)幀數(shù)據(jù)格式；網(wǎng)絡終端，可通過以太網(wǎng)介質(zhì)轉(zhuǎn)換模塊提供的上網(wǎng)服務登陸網(wǎng)絡；其中，所述LED發(fā)射端為LED路燈。

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OSC1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100MHz。

優(yōu)選地，控制所述LED發(fā)射端可見光光源開關的信號為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f1和f2高頻率閃爍。

優(yōu)選地，所述LED接收端的光敏元件為光電二極管，其響應速度高于f1和f2。

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。

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)設計成強度調(diào)制/直接探測（MM/DD）系統(tǒng)。