一种基于POE的高速可见光通信系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于POE的高速可见光通信系统及方法，该系统通过在LED驱动模块中，将数模转换模块发送的模拟信号分别从两条独立支路进行放大或补偿处理，同时，由于信号放大单元与第一LED灯具通信连接，信号补偿单元与第二LED灯具通信连接，当信号反馈模块接收到第一LED灯具的光通信信号时，反馈该光通信信号至信号补偿单元的输入端，并与模拟信号作差，以补偿模拟信号在经过信号放大单元传输至第一LED灯具过程中造成的信号失真，最终通过两条支路对应的第一LED灯具和第二LED灯具中所有光叠加传输给接收设备，解决了现有技术中，POE系统无法应用到兼具满足基本社会照明与高速通信相结合的应用场景中的问题。与高速通信相结合的应用场景中的问题。与高速通信相结合的应用场景中的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于POE的高速可见光通信系统及方法


[0001]本专利技术属于POE的高速可见光通信
，具体涉及一种基于POE的高速可见光通信系统及方法。

技术介绍

[0002]POE (Power Over Ethernet，有源以太网供电)是一种通过以太网电缆进行数据和电力传输的技术，在POE技术中，电源连接PSE（PowerSourcing Equipment，供电设备）可以以IEEE 802.3af标准中所允许的传输方式，为PD（Powered Device，受电设备）提供所需电能，该技术用于许多应用网络，尤其是在LED（Light Emitting Diode，发光二极管）照明网络中。
[0003]具体的，将POE技术运用于数据传输或电能控制时，存在一定缺陷，主要体现在：第一，传统的POE系统在PSE和PD之间传输数据和电能时，需要进行一定的设备检测、功率分类等操作，给定最小和最大的检测电压范围，检测到PD设备提供的特征电阻，再由PSE持续为PD设备进行升档功率分配，最后接近PD设备功率需求而趋于稳定，但是实际供电功率与PSE分类的功率等级存在偏差，或是功率在网线中传输时带来的功率损耗，导致PD设备功率过低或过高，造成PD设备工作不稳定的现象。
[0004]第二，传统的POE系统在进行数据传输时仅仅只是传输一些控制指令，用于PD设备的智能供电（如照明系统），并未具体应用到兼具满足基本社会照明与高速通信相结合的应用场景，可以理解的，传统的POE系统在传输数据方面能效较低，即网络资源没能得到充分利用。
[0005]为此，亟需一种基于POE的高速可见光通信系统及方法，解决传统的POE系统在传输数据方面能效较低，且未具体应用到兼具满足基本社会照明与高速通信相结合的应用场景中的问题。

技术实现思路

[0006]基于此，本专利技术实施例当中提供了一种基于POE的高速可见光通信系统及方法，旨在解决现有技术中，传统的POE系统在传输数据方面能效较低，且未具体应用到兼具满足基本社会照明与高速通信相结合的应用场景中的问题。
[0007]本专利技术实施例的第一方面提供了一种基于POE的高速可见光通信系统，所述系统包括接收模块、与所述接收模块通信连接的主控模块、与所述主控模块通信连接的数模转换模块、与所述数模转换模块通信连接的LED驱动模块以及与所述LED驱动模块通信连接的LED装置，所述LED装置发出的光信号用于发送至接收设备中，以完成可见光通信；所述接收模块包括接收单元和与所述接收单元电连接的输送单元，所述接收单元用于接收数据流和电能，并为所述主控模块和所述LED装置提供电能，所述输送单元用于将所述数据流输出至所述主控模块；所述主控模块用于接收所述数据流，并将所述数据流发送至所述数模转换模块；
所述数模转换模块用于接收所述数据流中的数字信号，并将所述数字信号转换为模拟信号；所述LED驱动模块包括信号放大单元和信号补偿单元，所述系统还包括信号反馈模块，其中，所述数模转换模块的输出端分别与所述信号放大单元和所述信号补偿单元通信连接，所述信号放大单元与第一LED灯具通信连接，所述信号补偿单元与第二LED灯具通信连接，所述信号反馈模块用于接收所述第一LED灯具的光通信信号，并发送至所述信号补偿单元的输入端，所述信号补偿单元用于根据所述模拟信号和所述光通信信号的差值，以补偿所述模拟信号在经过所述信号放大单元传输至所述第一LED灯具过程中造成的信号失真，所述第一LED灯具和所述第二LED灯具组成所述LED装置。
[0008]进一步的，所述系统还包括电源分配模块和功率驱动模块，所述电源分配模块分别与所述接收单元、所述主控模块、所述功率驱动模块以及所述LED装置电性连接，用于对系统内部的各模块提供相应电压标准，让系统正常运转，所述功率驱动模块的一端与所述主控模块电性连接，所述功率驱动模块的另一端与所述电源分配模块电性连接，所述主控模块用于接收所述电源分配模块采集到的所述LED装置的实际接收功率信号，并根据所述实际接收功率信号，校准所述功率驱动模块输出的占空比，以使所述电源分配模块给所述LED装置提供目标功率。
[0009]进一步的，所述LED装置设置有分压电阻，所述实际接收功率可根据所述分压电阻的阻值确定。
[0010]进一步的，所述信号补偿单元包括与所述数模转换模块通信连接的误差放大子单元，以及与所述误差放大子单元通信连接的线性放大子单元，其中，所述误差放大子单元为误差放大器，所述线性放大子单元为线性放大器。
[0011]进一步的，所述信号放大单元为E类放大器，所述E类放大器由MOS管和RLC谐振电路组成。
[0012]进一步的，所述信号反馈模块与所述信号补偿单元之间设置有第一高通滤波器，所述第一高通滤波器用于滤除所述光通信信号中来自所述电源分配模块的直流分量。
[0013]进一步的，所述数模转换模块与所述信号补偿单元之间设置有第二高通滤波器和低通滤波器，所述第二高通滤波器和所述低通滤波器用于滤除功率驱动分量，并保持所述模拟信号的频谱。
[0014]进一步的，所述电源分配模块包括输入单元、电感线圈以及输出单元，其中，所述输入单元与所述输出单元通过所述电感线圈电性连接，所述输入单元与所述接收单元电性连接，所述输出单元与所述LED装置电性连接。
[0015]进一步的，所述输入单元包括与所述电感线圈的一次绕组串联的第一开关子单元，所述输出单元包括分别与所述电感线圈的二次绕组串联的第二开关子单元和第三开关子单元，所述第一开关子单元、所述第二开关子单元以及所述第三开关子单元均包括开关管以及与所述开关管并联的二极管，其中，所述功率驱动模块包括第一功率驱动单元和第二功率驱动单元，所述第一功率驱动单元与所述第一开关子单元和所述第二开关子单元电性连接，用于同时对所述第一开关子单元和所述第二开关子单元的开关进行控制，所述第二功率驱动单元与所述第三开关子单元电性连接，用于对所述第三开关子单元的开关进行控制。
[0016]本专利技术实施例的另一方面提供了一种应用于如上述所述系统的基于POE的高速可见光通信方法，所述方法包括：获取接收模块接收的数据流和电能，并通过所述接收模块的接收单元为主控模块和LED装置提供电能，同时，通过所述接收模块的输送单元将所述数据流输出至所述主控模块；所述主控模块将所述数据流发送至数模转换模块，进行数模转换处理，得到模拟信号；根据所述模拟信号，控制LED驱动模块驱动LED装置工作，以使所述LED装置发出的光信号被接收设备接收，完成可见光通信；其中，所述LED驱动模块包括信号放大单元和信号补偿单元，所述LED装置由第一LED灯具和第二LED灯具组成，且所述信号放大单元与第一LED灯具通信连接，所述信号补偿单元与第二LED灯具通信连接，所述模拟信号经过所述信号放大单元后，作用于所述第一LED灯具，所述第一LED灯具发出的光通信信号被信号反馈模块接收，并发送至所述信号补偿单元，所述信号补偿单元根据获取到的所述模拟信号和所述光通信信号，计算所述模拟信号和所述光通信信号的差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于POE的高速可见光通信系统，其特征在于，所述系统包括接收模块、与所述接收模块通信连接的主控模块、与所述主控模块通信连接的数模转换模块、与所述数模转换模块通信连接的LED驱动模块以及与所述LED驱动模块通信连接的LED装置，所述LED装置发出的光信号用于发送至接收设备中，以完成可见光通信；所述接收模块包括接收单元和与所述接收单元电连接的输送单元，所述接收单元用于接收数据流和电能，并为所述主控模块和所述LED装置提供电能，所述输送单元用于将所述数据流输出至所述主控模块；所述主控模块用于接收所述数据流，并将所述数据流发送至所述数模转换模块；所述数模转换模块用于接收所述数据流中的数字信号，并将所述数字信号转换为模拟信号；所述LED驱动模块包括信号放大单元和信号补偿单元，所述系统还包括信号反馈模块，其中，所述数模转换模块的输出端分别与所述信号放大单元和所述信号补偿单元通信连接，所述信号放大单元与第一LED灯具通信连接，所述信号补偿单元与第二LED灯具通信连接，所述信号反馈模块用于接收所述第一LED灯具的光通信信号，并发送至所述信号补偿单元的输入端，所述信号补偿单元用于根据所述模拟信号和所述光通信信号的差值，以补偿所述模拟信号在经过所述信号放大单元传输至所述第一LED灯具过程中造成的信号失真，所述第一LED灯具和所述第二LED灯具组成所述LED装置。2.根据权利要求1所述的基于POE的高速可见光通信系统，其特征在于，所述系统还包括电源分配模块和功率驱动模块，所述电源分配模块分别与所述接收单元、所述主控模块、所述功率驱动模块以及所述LED装置电性连接，用于对系统内部的各模块提供相应电压标准，让系统正常运转，所述功率驱动模块的一端与所述主控模块电性连接，所述功率驱动模块的另一端与所述电源分配模块电性连接，所述主控模块用于接收所述电源分配模块采集到的所述LED装置的实际接收功率信号，并根据所述实际接收功率信号，校准所述功率驱动模块输出的占空比，以使所述电源分配模块给所述LED装置提供目标功率。3.根据权利要求2所述的基于POE的高速可见光通信系统，其特征在于，所述LED装置设置有分压电阻，所述实际接收功率可根据所述分压电阻的阻值确定。4.根据权利要求3所述的基于POE的高速可见光通信系统，其特征在于，所述信号补偿单元包括与所述数模转换模块通信连接的误差放大子单元，以及与所述误差放大子单元通信连接的线性放大子单元，其中，所述误差放大子单元为误差放大器，所述线性放大子单元为线性放大器。5.根据权利要求4所述的基于POE的高速可见光通信系统，其特征在于，所述信号放大单元为E类放大器，所述E类放大器由MOS管和RLC谐振电路组成。6.根据权利要求5所述的基于PO...

【专利技术属性】
技术研发人员：王正海，李沛雨，陈志新，王玉皞，陈煊邦，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：