[發(fā)明專利]一種車載可見光無線數(shù)字語音通信系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410686588.0
• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN104485993A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄢秋榮;曹青山;劉鴻清;陳都;顧秀秀;廖慶洪;王慧
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/116
• 分類號(hào): H04B10/116
• 代理公司: 南昌新天下專利商標(biāo)代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種車載語音通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)

可見光通信(VLC)是在白光LED技術(shù)上發(fā)展起來的新型的無線光通信技術(shù)，它利用可見光波段作為信息載體，不使用光纖等有限信道的傳輸介質(zhì)，在空氣中直接傳輸光信號(hào)的通信技術(shù)。在可見光通信系統(tǒng)中，白光LED具有通信與照明的雙重功能，由于LED的調(diào)制速率非常高，人眼完全感覺不到其閃爍。近年來，隨著全球范圍對綠色能源和節(jié)能環(huán)保的高度重視，高亮度可見光LED由于其高能效、無污染等顯著優(yōu)點(diǎn)發(fā)展迅猛。白光LED正在逐步取代傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈，成為下一代新型照明光源。LED的高速電光響應(yīng)特性使得它們也可同時(shí)作為通信光源，實(shí)現(xiàn)短距離無線光通信，具有通信速率高、無頻率限制、成本低、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，可應(yīng)用于高速網(wǎng)絡(luò)接入、數(shù)字家庭、定位和導(dǎo)航、智能駕駛、特殊場景下的抗干擾通信等。

專利(申請?zhí)枺?01110284925一種基于LED可見光的語音信息通告系統(tǒng))采用OOK調(diào)制方式對語音信號(hào)進(jìn)行調(diào)制且最高帶寬不超過100kHz，這種調(diào)制方式抗干擾能力比較差，并且通信速率較低。

隨著汽車總量的不斷攀升，在道路行駛中，越來越容易出現(xiàn)汽車擁堵和交通事故。目前，非常需要一種前后陌生車輛間高可靠、抗干擾能力強(qiáng)的即時(shí)語音通信技術(shù)。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在駕駛過程中，在不知對方手機(jī)號(hào)碼情況下，即時(shí)語音溝通交流，避免擁堵、追尾等交通事故。

發(fā)明內(nèi)容

為了實(shí)現(xiàn)陌生車輛間即時(shí)語音通信技術(shù)，減少汽車擁堵和交通事故，本發(fā)明提供了一種以Zed-board平臺(tái)(FPGA+ARM)為核心的車載可見光無線數(shù)字語音通信系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種車載可見光無線數(shù)字語音通信系統(tǒng)，包括發(fā)送模塊和接收模塊。發(fā)送模塊包括數(shù)字音頻采集單元、RS編碼單元、PWM調(diào)制單元、LED驅(qū)動(dòng)單元、LED發(fā)射單元，各電路單元依次連接；接受模塊包括PIN光電探測單元、信號(hào)提取單元、PWM解調(diào)單元、RS譯碼單元、數(shù)字音頻輸出單元，各電路單元依次連接。

所述發(fā)送模塊和接收模塊基于Zed-board(FPGA+ARM)為核心的平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。

所述數(shù)字音頻采集、數(shù)字音頻輸出單元及RS編譯碼單元基于Zed-board平臺(tái)的ARM-corter處理器核實(shí)現(xiàn)。

所述PWM調(diào)制、PWM解調(diào)單元采用脈沖寬度調(diào)制方式，基于Zed-board平臺(tái)的可編程邏輯FPGA實(shí)現(xiàn)。

在發(fā)送模塊中，數(shù)字音頻采集單元塊對話筒輸入的模擬音頻信號(hào)進(jìn)行采集，轉(zhuǎn)化為數(shù)字音頻信號(hào)，并將數(shù)字音頻信號(hào)傳輸至RS編碼單元；RS編碼單元對數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行編碼，并將數(shù)據(jù)傳輸至PWM調(diào)制單元。LED驅(qū)動(dòng)單元對調(diào)制信號(hào)進(jìn)行放大、耦合處理，并將耦合處理后的電信號(hào)傳輸至LED發(fā)射單元；LED發(fā)射單元將上述電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并通過無線傳輸?shù)姆绞絺鬏斨罰IN光電探測單元。

所述的LED驅(qū)動(dòng)單元包括六個(gè)完全相同的驅(qū)動(dòng)電路，所述的驅(qū)動(dòng)電路包含恒流驅(qū)動(dòng)器、外掛電阻、直流電源、變阻器、反相器、接地電容。恒流驅(qū)動(dòng)器5腳與PWM調(diào)制單元輸出端連接，恒流驅(qū)動(dòng)器3,4腳接地，直流電源經(jīng)外掛電阻與恒流驅(qū)動(dòng)器1,2腳相連，直流電源經(jīng)接地電容與大地相連，用于消除電壓尖峰。反相器輸入端與恒流驅(qū)動(dòng)器2腳相連，反相器輸出端經(jīng)變阻器與LED相連，變阻器用于調(diào)節(jié)LED電壓，從而改變LED發(fā)光功率。所述反相器可增強(qiáng)帶負(fù)載能力。

所述的LED發(fā)射單元采用六個(gè)功率較大的高亮白光LED合并而成，形成2*3面陣LED發(fā)射單元。

在接收模塊中，PIN光電探測單元接受到光信號(hào)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；信號(hào)提取單元將電信號(hào)進(jìn)行提取、放大處理；PWM解調(diào)單元對電信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理；RS譯碼單元對解調(diào)信號(hào)進(jìn)行譯碼處理；數(shù)字音頻輸出單元將解碼后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換為音頻信號(hào)。

所述的光電探測單元包括PIN光電探測器、前置放大電路、主放大電路。所述PIN光電探測器采用高精度的PC10-6探測器，所述PIN光電探測器與電阻R1組成閉合回路。所述前置放大電路運(yùn)算放大器U1同相輸入端接收PIN探測器輸出的信號(hào)。所述運(yùn)算放大器U1的輸出端經(jīng)電阻R2、R3與所述運(yùn)算放大器U1的反向輸入端組成負(fù)反饋電路。所述主放大電路運(yùn)算放大器U2同相輸入端接收運(yùn)算放大器U1輸出端的信號(hào)。所述主放大電路運(yùn)算放大器U2同相輸出端經(jīng)電阻R4、R5與所述運(yùn)算放大器U2的反向輸入端組成負(fù)反饋電路。