一种基于LED可见光的无线通信系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于LED可见光的无线通信系统，包括：计算机，用于发送数据，通过USB转串口模块把将要发送的数据转化成电信号的形式，传送给LED驱动电路，并通过USB转串口模块接收来自光接收电路的电信号；LED驱动电路：将来自计算机的电信号施加在三极管上，用来控制LED的明灭；光接收电路：将接收到的光信号转换成电信号，然后通过比较器将输出电压发送出去；连接电路：用于计算机USB接口与LED驱动电路和光接收电路之间的连接。本系统白光LED结合了光纤通信和微波通信的优点，可以实现通信和照明的双重功能，将成为室内无线宽带接入网和室外智能通信系统的发展方向。

A wireless communication system based on LED visible light

【技术实现步骤摘要】
一种基于LED可见光的无线通信系统
本技术涉及可见光通信
，具体是基于LED的可见光通信系统。
技术介绍
室内可见光通信技术就是在普通照明光源的基础上增加了数据传输的功能，在满足日常照明需求的同时通过照明光源的高速明暗变换来传递信息，接收端使用光敏器件来捕捉获取光信号中携带的数据信息的一种新型通信方式。相比于传统的射频通信技术，室内可见光通信技术拥有诸多优点：(1)相较于射频通信所使用的十分有限且昂贵的频段(特别是主流产品广泛使用的低于30GHz的波段)，可见光通信技术存在大量潜在的可利用带宽，并且使用时不需获得管理机构的授权。(2)因为使用可见光作为传输媒介，可见光通信不产生电磁辐射，也不易受外部电磁干扰影响，所以其可广泛应用于如医院、航空器、加油站和化工厂等对电磁干扰敏感、甚至必须消除电磁干扰的特殊场合；相反，射频信号具有的穿透性易造成电子设备的互相干扰，所以对电磁波敏感的区域是限制移动设备使用的。(3)因为可见光不能穿透墙壁等遮挡物，使得信号只可以在用户视距以内传播，这就意味着信息的传输可以被局限在一个对外不透光的房间内，相对于可以穿透墙壁的射频信号，可见光通信的安全性有了很大的提高。(4)与传输时需要建立基站的射频信号不同，可见光通信可以利用现有LED灯作为基站，并结合电力线通信，快速搭建无线网络。在类似于地铁、隧道灯等射频信号覆盖盲区，可以节省大量用于搭建射频信号基站的成本。
技术实现思路
本技术目的是利用LED驱动电路、接收电路、USB转串口等模块实现能够满足一定传输速率与传输距离的可见光通信系统。为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：根据本技术提供的一个实施例，本技术提供了一种基于LED可见光的无线通信系统，包括：用于发送给LED驱动电路，并接收来自光接收电路的电信号的计算机；用于将来自计算机的电信号施加在三极管上，用来控制LED的明灭的LED驱动电路；用于通过光电二极管把驱动电路发送的光信号转化成电信号，再通过比较器将电信号传送给计算机的光接收电路；用于将光接收电路的电信号进行滤波的滤波电路；用于将滤波后的电信号进行放大，并传输至计算机的放大器电路；所述计算机连接LED驱动电路，LED驱动电路通过连接电路依次连接光接收电路、滤波电路和放大器电路，并连接至计算机。作为优选，所述LED驱动电路包括光源和驱动器。作为优选，所述光接收电路包括比较器，比较器的同相输入端接电阻R2和光电二极管D1，光电二极管D1接地；电阻R2串接电阻R1接至比较器输出端；比较器的反相输入端接电阻R3，一端接5V电源，一端接地；比较器的输出端与同相输入端并联电阻R4，并接电源。进一步，所述光电二极管为PIN型光电二极管。作为优选，所述LED驱动电路中采用的LED为单晶型发光二极管。本技术的有益效果为：因为使用可见光作为传输媒介，可见光通信不产生电磁辐射，也不易受外部电磁干扰影响，所以其可广泛应用于如医院、航空器、加油站和化工厂等对电磁干扰敏感、甚至必须消除电磁干扰的特殊场合；因为可见光不能穿透墙壁等遮挡物，使得信号只可以在用户视距以内传播，这就意味着信息的传输可以被局限在一个对外不透光的房间内，相对于可以穿透墙壁的射频信号，可见光通信的安全性有了很大的提高；可见光波段的光器件价格十分低廉，大大降低了成本。附图说明图1为可见光通信系统的结构示意图；图2为可见光通信系统的LED驱动电路；图3为可见光通信系统光接收电路。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。如图1所示，一种基于LED可见光的无线通信系统，包括通过连接电路与计算机相连的LED驱动电路，LED驱动电路通过空气依次连接光接收电路和比较器电路，并连接至计算机。其中，计算机，用于通过USB转串口模块把将要发送的数据转化成电信号的形式，传送给LED驱动电路，并通过USB转串口模块接收来自光接收电路的电信号；LED驱动电路，将来自计算机的电信号施加在三极管上，用来控制LED的明灭，LED驱动电路用于将经过USB接口电路处理过的信号送去调制光源，使其发出高速明灭闪烁以至于肉眼不可分辨的可见光光脉冲信号，最后发射出去。LED驱动电路包括光源和驱动器；使用时，电信号输入到驱动电路，驱动电路与电源连接。光接收电路，光电二极管上的光强度控制参考电压的切换过程，通过PIN型光电二极管把驱动电路发送过来的光信号转化成电信号，再把电信号通过比较器后的输出传送给USB转串口模块的RXD接口。其中各电路之间通过USB转串口模块中的TXD接口发送数据给LED驱动电路，使用RXD接口接收电信号后传送给计算机。还包括用于将光接收电路的电信号进行滤波的滤波电路，和用于将滤波后的电信号进行放大，并传输至计算机的放大器电路。如图2所示，为可见光通信系统的LED驱动电路电路图，包括一个三极管Q1，三级管Q1的基极接一电阻R1，基极与发射极之间并联一电阻R3后接地，集电极上连接一发光二极管D1并串接一电阻R4后接5V电源。使用时，电信号输入到驱动电路，驱动电路与电源连接。如图3所示，为可见光通信系统光接收电路，包括一比较器U1B，比较器的同相输入端接电阻R2和光电二极管D1，用于将驱动电路送出的光信号转变成电信号，光电二极管D1接地；电阻R2串接电阻R1接至放大器U1B输出端；比较器的反相输入端接电阻R3，一端接5V电源，一端接地。比较器的输出端与同相输入端并联电阻R4，并接电源V4和V5。使用时，光电检测器在光接收机电路中采用直接检测方式接收光信号，并完成光/电转换。光接收电路使用了电压比较器(即图3中的LM339)，将来自光电二极管的同相端电信号与反相端电压比较，并将结果传输至计算机；电压比较器电压失调小，共模范围大。在光通信系统中，接收机的作用是把来自LED驱动电路的光信号转换为电信号。其中首先是光电二极管把高速闪烁的光信号转变为电信号。然后将电信号输入给电压比较器，具体实施中，USB转串口模块的RXD将采集到的电信号发送给计算机。在具体实施中，输入信号给LED驱动电路的计算机与RXD采集到信号输送给的计算机可以是同一个计算机，也可以是不同的计算机设备。本技术并不局限于上述实施例，在本技术公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的
技术实现思路
，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征做出一些替换和变形，这些替换和变形均在本技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于LED可见光的无线通信系统，其特征在于，包括：用于发送给LED驱动电路，并接收来自光接收电路的电信号的计算机；用于将来自计算机的电信号施加在三极管上，用来控制LED的明灭的LED驱动电路；用于通过光电二极管把驱动电路发送的光信号转化成电信号，再通过比较器将电信号传送给计算机的光接收电路；用于将光接收电路的电信号进行滤波的滤波电路；用于将滤波后的电信号进行放大，并传输至计算机的放大器电路；所述计算机连接LED驱动电路，LED驱动电路通过连接电路依次连接光接收电路、滤波电路和放大器电路，并连接至计算机。

【技术特征摘要】
1.一种基于LED可见光的无线通信系统，其特征在于，包括：用于发送给LED驱动电路，并接收来自光接收电路的电信号的计算机；用于将来自计算机的电信号施加在三极管上，用来控制LED的明灭的LED驱动电路；用于通过光电二极管把驱动电路发送的光信号转化成电信号，再通过比较器将电信号传送给计算机的光接收电路；用于将光接收电路的电信号进行滤波的滤波电路；用于将滤波后的电信号进行放大，并传输至计算机的放大器电路；所述计算机连接LED驱动电路，LED驱动电路通过连接电路依次连接光接收电路、滤波电路和放大器电路，并连接至计算机。2.根据权利要求1所述的基于LED可见光的无线通信系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昭，王平，贾程，李宇涛，郭立新，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61