在无限制的介质中通过可见光谱进行数字数据的双向通信的系统的设计和配置技术方案

本发明专利技术涉及一种用于在无限制的介质中通过可见光谱对数字数据进行双向通信的系统，所述系统使用两个装置来：提供电流、调节电压、转换负电压、放大信号、将信号传输到LED、接收信号，最终将信号转换并将数字信号无线传输到终端装置，如说明书中所指出的，由于所述系统的无害性、隐私性、低成本、更高功率、能量节省、交互性、使用的二元性和装置使用寿命的延长等特点，在行业的各个领域有广泛的应用，如：健康、医药、军事、教育、培训、旅游、小工具生产，仅举几例。本发明专利技术解决了在诸如蓝牙和Wi‑Fi的现有连接中发现的数据传输的连接、隐私和频率幅值的问题。

The design and configuration of a two-way communication system for digital data through visible spectrum in an unrestricted medium

The invention relates to a method for the unrestricted medium through the two-way communication system of digital data of the visible spectrum, the system uses two devices to provide current, voltage regulation, voltage conversion, signal amplification, negative signal transmission to the LED, the received signal, the signal will be converted to digital signal and wireless transmission to the terminal device, such as the statement pointed out, due to the system of harmless, privacy, low cost, high power, energy saving, interactivity, use two yuan and means of prolonging service life and other characteristics, has been widely used in various fields, such as: health, pharmaceutical industry military education, training, tourism, small production, to name a few. The invention solves the problems such as Bluetooth and Wi Fi the existing connection found in the data transmission connection, privacy and the frequency and amplitude of.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在无限制的介质中通过可见光谱进行数字数据的双向通信的系统的设计和配置
在无限制的环境中通过可见光谱的数字数据的双向通信系统属于科技和电信的

技术介绍
数据、音频、视频和互联网通过光的传输是基于詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(JamesClerkMaxwell)的数学假设，在他的理论中表明了光代表电磁波频谱中的小部分区域(见图2)，这导致了理论上可以使用一种数字系统，它通过能够每秒自己开关数百万次的LED灯将经典的0和1的二进制语言转换成光脉冲(关或开)。因此，促进高速无线光学系统的理念，解决和克服了当今Wi-Fi(无线保真)无线电频谱，也称为WLAN(无线局域网)的局限性。Wi-Fi联盟一直是一项宏伟的技术，一直提供多种优势，由于其连接和可用性、实用性，它已经开始替代有线网络，由于没有电缆，并且其对不同特性的多个装置的接入为用户避免了与搜寻和获得适合连接所述装置的电缆相关的问题。然而，这种可用性受到限制，因为用于无线电通信的无线电频谱由于用户的大规模化(也就是说，供不应求)正在逐渐饱和，其威胁到Wi-Fi的可用性，并在其性能上反映出越来越慢的连接，这导致了对于新技术的选择。Wi-Fi联盟由于其可用带宽高达2.4GHz的频率和高达300兆比特/秒(Mbps)的速度范围而获得国际认可。然而，由于Wi-Fi网络的和诸如蓝牙(也在2.4GHz频率下工作并产生了对Wi-Fi技术的干扰)等新型无线技术的饱和，Wi-Fi的质量已经逐渐受到破坏。Wi-Fi面临的另一个问题是不安全性，因为这些网络很容易被黑客攻击，使得通过网络传输的信息完全没有被保护。由于环境可能产生的干扰和信号损耗，与有线连接相比Wi-Fi的速度较低。类似地，连接的强度受到我们周围的物理因素的影响，例如：电器、墙壁、天花板、树木、溪流、山脉、雨水等的电磁噪声。这就是为什么Wi-Fi是对于距离不超过100米的连接的好的选择，这是限制其活动范围的事实。此外，最近的研究证实，电磁波影响人类健康，通过暴露在由Wi-Fi装置、天线和网络发射的射频中引起了疾病，尽管这些发现处于早期阶段，但是我们已经开始收到了警告：暴露于Wi-Fi中对健康有害。因此，为了解决Wi-Fi无法处理的问题，已经开始研究用于传输信息的替代的无线连接的可能性。发现LED发射的光谱对于数据的无线传输来说是一个很好的手段，因为它比无线电频谱大数千倍，允许将数据传输速率提高到千兆比特/秒。媒体层面的这种技术存在的第一次的迹象出现在2008年，当时波士顿大学工程学院的研究人员对该“想法”的进展情况进行了评论，并且报告说，就在其自己的研究机构中，其他人正在试验这个通过光传送数据的概念。此外，2011年7月，来自爱丁堡大学的科学家、德国物理学家哈拉德·哈斯(HaraldHaas)记录了他自己关于将信号通过由LED灯泡发出的光传输到各种设备而通过电力传输互联网和数据的“可行性”的谈论。在2011年8月，这项技术的全球推广由爱丁堡的TED(TechnologyEntertainmentandDesign(技术、娱乐与设计))发起。并且在2011年10月，几家公司和工业集团以Li-Fi联盟(Li-FiConsortium)的名义聚集在一起，目的是加入力量和资金开发Li-Fi。从那时起，中国、美国和墨西哥等几个国家已经开始研究这种信息传输介质，并开始尝试开发具有高速二进制码流的无线光数据传输系统的协议。附图说明图1示出了数字信号的传输流。图2图示化了电磁光谱及其操作频率(Hz)，识别了可见光操作的范围。图3是根据国际单位制的位的等效表。图4是视频传输操作的图。图5是视频信号发射机驱动器的输入为5V时的电压调节步骤的截面图。图6示出了视频信号发射机驱动器的负电压发电步骤。图7示出了视频信号发射机驱动器的信号放大步骤。图8是视频信号接收机驱动器的输入为5V时的电压调节步骤的截面图。该方块由电压调节器7805组成，该电压调节器将电压调节到5V，通过C3和C4(它们是1pf电容器)对信号进行滤波，并且通过指示器，该指示器通过220欧姆的R7及其LED指示器。图9是视频信号接收机驱动器的负电压发电步骤的截面图。该方块由TC7660IC组成，其将输入电压反相为负电压，C1是相同的电路的参考，C2用于对输出电压进行滤波。图10是来自视频信号接收机驱动器的信号的接收、放大和传送步骤的截面图。该方块仅由OPAMLM7171组成，其是视频放大器，并且负责通过具有100的R1(其转入非反相器输入)的LED1(光电二极管SFH213)接收信号，OPAM具有由R2、R3、R4和R6的电阻排列控制的放大。图11示出了从BNC(BayonetNeill-Concelman)转换器到分辨率高达全高清的VGA(视频图形阵列)，从视频信号接收机驱动器到显示在PC液晶显示器。具体实施方式光作为我们可以看到的电磁光谱的一部分是必须的，也就是说，一组由光子(激发的粒子)组成的电磁波，其频率和能量决定了人眼可以察觉到的颜色的波长。这些电磁波也以无线电或微波频段的形式使用物理介质传播通过空气而用于通信领域。我们的方法是基于通过由发光二极管(LED)发出的可见光光谱的光通信，该方法是传输信号的手段，并且使用二进制语言系统对信息进行编码。二进制系统是用于电子装置之间进行通信的数字格式，其使用快速的光脉冲(1：开，0：关)来传输数据。根据光的类型或者其白色、红色、绿色和蓝色LED的混合及其发光功率(亮度)，传输频率可以改变，因为颜色与流明的强度直接相关，这使得光谱更大或者更小。与任何其他无线技术相比，该技术的巨大优势在于其如下特点：机密性——作为点对点通信，没有其他频率需要保护，而且由于光不能跨越墙壁，因此陌生人不能窃取信号。低成本——它不需要昂贵的用于轨道和孔径接线，这直接转化成在接线和安装上的大大的节省。极高的速度——它使用如此宽的不会饱和的带宽，从而允许信息高速流动。使用的二元性——在用作照明的同时，该光束的光谱被用于传达信息。节能——由于其能耗低，简单的使用LED(发光二极管)照明可节省高达90％的能量。安全——LED灯不会发射紫外线或红外线，避免了对人体健康和动植物健康的危害。另外，由于它不通过射频工作，它不会发射辐射。生态效益——LED照明除了不使用任何有毒元素外，还可以减少热量的排放。缺点因为它不能跨越墙壁，所以它不能在其所安装的房间以外使用。由于没有现有的装置具有集成的光接收机，所以近期出现了兼容性和使用性问题。它不能在阳光直射下工作，并且由于编码是基于LED灯的频率，因此任何光线干扰都可能导致数据丢失或信号丢失。系统操作系统从任何数字信号发生器接收信号，所述数字信号发生器作为输入装置：多媒体音乐播放器、智能手机、互联网或计算机；并且通过发射机驱动器将信号传送到LED聚光灯，其解译信号并且通过LED聚光灯的根据开机和关机的光脉冲以高达1兆字节/秒(1PB/秒)的极高速(见图3)将信号无线地传送到接收机驱动器，所述接收机驱动器负责接收信号并传送信号至输出装置：多媒体音乐播放器、智能手机、互联网或计算机。见图1。应用基于通过由发光二极管(LED)发出的可见光光谱的光通信的数据传输的应用领域是巨大的，但是具体涉及音频信号传输，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在任何形状、大小和组成的无限制的介质中通过可见光谱的数字数据双向通信系统，其特征在于，所述系统包含发射机驱动器和接收机驱动器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.基于上述，并且描述了如上所述的发明，我主张以下所有权：一种在任何形状、大小和组成的无限制的介质中通过可见光谱的数字数据双向通信系统，其特征在于，所述系统包含发射机驱动器和接收机驱动器。2.根据权利要求1所述的发射机驱动器，其特征在于，它包括：a)电压调节模块(见图5)，设计为允许最小为7V、最大为25V的输入，输出电压为5V，所述电压调节模块与电容器一起将输出设置为5V并且将其过滤，所述电压调节模块包括：i)1个集成电路(IC)＝LM7805ii)1个电容器＝0.33uFiii)1个电容器＝0.1uFb)负电压转换器模块(见图6)，设计为当存在+1.5V至+12V的正电源时提供负电流，使用电容器C1和C2设置开关频率，所述负电压转换器模块包括：i)2个电容器＝10uFii)1个负电压转换器(IC)＝ICL7660c)高速视频信号放大模块(见图7)，其在引脚6的输出处使用用于视频分配的OPAM(运算放大器)，并且使用LED二极管将视频信号传送到电路R3和R4的接收机，以建立转到视频输入以及R2和R1的耦合电阻，以限制进入LED的电流，所述高速视频信号放大模块包括：i)1个电阻＝51欧姆(Ω)ii)1个电阻＝1...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·坎波斯·芬塔内斯，
申请(专利权)人：墨西哥矽软股份公司，
类型：发明
国别省市：墨西哥,MX