一種具有通信功能的led路燈系統的制作方法
【專利摘要】一種具有通信功能的LED路燈系統，包括：LED發射端，用于發射LED可見光，兼起照明和通信功能；LED接收端，用于接收LED發射端發射的可見光信號；以太網介質轉換模塊，用于將所述接收到的可見光信號轉換為現有網絡可進行數據交換的以太網幀數據格式；網絡終端，可通過以太網介質轉換模塊提供的上網服務登陸網絡；其中，所述LED發射端為LED路燈。LED路燈可見光無線通信完全排除傳統高頻無線電磁波對人體與周邊電子機器干擾的疑慮，該LED路燈系統兼顧照明和通信、綠色環保，非常適合應用在道路誘導、展示導游、高速鐵路、地鐵、醫院等道路周邊限定空間的資料傳輸等領域。
【專利說明】一種具有通信功能的LED路燈系統
[0001]【技術領域】:
本發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。
[0002]【背景技術】:
20世紀90年代后期以來，高速數據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:ffireless 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網(WWW =World Wide Web)，但是網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，避免發生災害性的后果，不能過度使用傳統的射頻通信，因此，在這些特殊環境中一般禁止使用無線電產品。而如果在這些環境中使用紅外通信，則需要限制其發射功率，那是因為大多數物質包括人體吸收紅外輻射后會引起物體溫度的提高，這也是在現實應用中不希望看到的現象，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。
[0003]電燈泡一直以來被視作發明家夢寐以求的靈感閃現的象征，高亮度白光LED具有功耗低、使用壽命長、尺寸小、綠色環保等優點，被視為下一代節能環保型的照明產品。白光LED的另外一個突出優點是響應靈敏度非常高，因此可以用LED進行高速數據通信，利用一束閃光來無線傳輸數字信息，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通信。
[0004]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，同時白天及夜晚環境光亮度相差極大，因此在這種環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。
[0005]
【發明內容】
:
本發明要解決的技術問題是針對現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。
[0006]本發明提供的具有通信功能的LED路燈系統，具體的技術方案如下:
一種具有通信功能的LED路燈系統，包括:LED發射端，用于發射LED可見光，兼起照明和通信功能；LED接收端，用于接收LED發射端發射的可見光信號；以太網介質轉換模塊，用于將所述接收到的可見光信號轉換為現有網絡可進行數據交換的以太網幀數據格式；網絡終端，可通過以太網介質轉換模塊提供的上網服務登陸網絡；其中，所述LED發射端為LED路燈。
[0007]優選地，所述LED發射端包括信道編碼器、數字調制器、驅動電路和可見光光源；所述LED接收端包括光敏元件、調理電路、數字解調器和信道譯碼器；所述以太網介質轉換模塊包括光電轉換介質芯片，其用于將來自LED接收端的單極性非歸零碼(NRZ碼)轉換為雙極性CMI碼，其中光電轉換介質芯片采用ICPLUS公司的IP113ALF芯片，該芯片具備電平極性轉換功能，其從外部輸入工作時鐘信號，在其OSCl和X2引腳之間接入25MHz頻率的晶振；所述數字調制器采用采用OOK-RZ (On-Off Keying Return to Zero,開關鍵控一歸零調制)與 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交頻分復用)對編碼信號進行調制；信道編碼和調制均在FPGA(Field Programmable Gate Array,現場可編程門陣列)信號處理板上完成；解調和譯碼也是在一個FPGA處理板上進行；調制和解調電路使用的FPGA均為Altera公司的FPGA EP3CSSF484I7，其內部的調制解調時鐘為IOOMHz。
[0008]優選地，控制所述LED發射端可見光光源開關的信號為2FSK (Frequency ShiftKeying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fl和f2高頻率閃爍。
[0009]優選地，所述LED接收端的光敏元件為光電二極管，其響應速度高于Π和f2。
[0010]優選地，所述LED發射端與所述LED接收端之間采用的通信標準為IEEE802.15.7。
[0011]優選地，為保證某條光路徑被遮擋也不會導致通信終端，該LED路燈系統設計成強度調制/直接探測(MM/DD)系統。
[0012]優選地，所述信道譯碼器包括高低位分離電路及譯碼運算電路，所述高低位分離電路用于將接收到的CMI碼的高低位進行分離，所述譯碼運算電路用于對所述CMI碼分離后的高低位進行同或運算。
[0013]優選地，所述高低位分離電路設置有若干D觸發器，所述D觸發器設置有數據輸入端D，時鐘輸入端CLK、反相置位端SD及數據輸出端Q，輸入的CMI碼在時鐘CP的作用下被各個D觸發器鎖存。
[0014]優選地，所述光電二極管是PIN光電二極管或雪崩光電二極管。
[0015]優選地，所述以太網介質轉換模塊與所述網絡終端之間的通信協議為藍牙。
[0016]本發明提供的具有通信功能的LED路燈系統的有益效果在于:LED路燈可見光無線通信完全排除傳統高頻無線電磁波對人體與周邊電子機器干擾的疑慮，該LED路燈系統兼顧照明和通信、綠色環保，非常適合應用在道路誘導、展示導游、高速鐵路、地鐵、醫院等道路周邊限定空間的資料傳輸等領域。
[0017]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1為本發明所提供的具有通信功能的LED路燈系統的示意圖。
[0018]圖2為本發明所提供的具有通信功能的LED路燈系統的組成單元的功能框圖。
[0019]其中附圖標記I 一 LED發射端；2 — LED接收端；3 —以太網介質轉換模塊；4 一網絡終端；11 一信道編碼器；12 —數字調制器；13 —驅動電路；14 一可見光光源；21 —光敏元件；22 —調理電路；23 —數字解調器；24 —信道譯碼器。
[0020]【具體實施方式】:
現結合附圖將本發明做進一步的說明。
[0021]如圖1示出了本發明所提供的具有通信功能的LED路燈系統。圖2示出了本發明所提供的具有通信功能的LED路燈系統的組成單元的功能框圖。
[0022]一種具有通信功能的LED路燈系統，包括:LED發射端(I )，用于發射LED可見光，兼起照明和通信功能；LED接收端(2)，用于接收LED發射端發射的可見光信號；以太網介質轉換模塊(3)，用于將所述接收到的可見光信號轉換為現有網絡可進行數據交換的以太網幀數據格式；網絡終端(4)，可通過以太網介質轉換模塊提供的上網服務登陸網絡；其中，所述LED發射端為LED路燈。
[0023]優選地，所述LED發射端(I)包括信道編碼器(11)、數字調制器(12)、驅動電路
(13)和可見光光源(14);所述LED接收端(2)包括光敏元件(21)、調理電路(22)、數字解調器(23)和信道譯碼器(24);所述以太網介質轉換模塊(3)包括光電轉換介質芯片，其用于將來自LED接收端(2)的單極性非歸零碼(NRZ碼)轉換為雙極性CMI碼，其中光電轉換介質芯片采用ICPLUS公司的IPl 13ALF芯片，該芯片具備電平極性轉換功能，其從外部輸入工作時鐘信號，在其OSCl和X2引腳之間接入25MHz頻率的晶振；所述數字調制器采用米用 OOK-RZ (On-Off Keying Return to Zero,開關鍵控一歸零調制)與 OFDM (OrthogonalFrequency Division Multiplexing,正交頻分復用)對編碼信號進行調制；信道編碼和調制均在FPGA (Field Programmable Gate Array,現場可編程門陣列)信號處理板上完成；解調和譯碼也是在一個FPGA處理板上進行；調制和解調電路使用的FPGA均為Altera公司的FPGA EP3CSSF484I7，其內部的調制解調時鐘為100MHz。
[0024]優選地，控制所述LED發射端(I)可見光光源(14)開關的信號為2FSK (FrequencyShift 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fl和f2高頻率閃爍。
[0025]優選地，所述LED接收端(2)的光敏元件為光電二極管，其響應速度高于Π和f2。
[0026]優選地，所述LED發射端(I)與所述LED接收端(2)之間采用的通信標準為IEEE802.15.7。
[0027]優選地，為保證某條光路徑被遮擋也不會導致通信終端，該LED路燈系統設計成強度調制/直接探測(MM/DD)系統。
[0028]優選地，所述信道譯碼器(11)包括高低位分離電路及譯碼運算電路，所述高低位分離電路用于將接收到的CMI碼的高低位進行分離，所述譯碼運算電路用于對所述CMI碼分離后的高低位進行同或運算。
[0029]優選地，所述高低位分離電路設置有若干D觸發器，所述D觸發器設置有數據輸入端D，時鐘輸入端CLK、反相置位端SD及數據輸出端Q，輸入的CMI碼在時鐘CP的作用下被各個D觸發器鎖存。
[0030]優選地，所述光電二極管是PIN光電二極管或雪崩光電二極管。
[0031]優選地，所述以太網介質轉換模塊(3)與所述網絡終端(4)之間的通信協議為藍牙。
[0032]本發明提供的具有通信功能的LED路燈系統的有益效果在于:LED路燈可見光無線通信完全排除傳統高頻無線電磁波對人體與周邊電子機器干擾的疑慮，該LED路燈系統兼顧照明和通信、綠色環保，非常適合應用在道路誘導、展示導游、高速鐵路、地鐵、醫院等道路周邊限定空間的資料傳輸等領域。
[0033]所屬領域的技術人員將明白，可在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在本發明的實施例中作出各種修改和變化。因此，倘若所述修改和變化在所附權利要求書及其等同的范圍內，那么本發明的實施例包括所述修改和變化。
【權利要求】
1.一種具有通信功能的LED路燈系統，包括:LED發射端，用于發射LED可見光，兼起照明和通信功能；LED接收端，用于接收LED發射端發射的可見光信號；以太網介質轉換模塊，用于將所述接收到的可見光信號轉換為現有網絡可進行數據交換的以太網幀數據格式；網絡終端，可通過以太網介質轉換模塊提供的上網服務登陸網絡；其特征在于，所述LED發射端為LED路燈。
2.根據權利要求1所述的具有通信功能的LED路燈系統，其特征在于，所述LED發射端包括信道編碼器、數字調制器、驅動電路和可見光光源；所述LED接收端包括光敏元件、調理電路、數字解調器和信道譯碼器；所述以太網介質轉換模塊包括光電轉換介質芯片，其用于將來自LED接收端的單極性非歸零碼(NRZ碼)轉換為雙極性CMI碼，其中光電轉換介質芯片采用ICPLUS公司的IP113ALF芯片，該芯片具備電平極性轉換功能，其從外部輸入工作時鐘信號，在其OSCl和X2引腳之間接入25MHz頻率的晶振；所述數字調制器采用采用 OOK-RZ (On-Off Keying Return to Zero,開關鍵控一歸零調制)與 OFDM (OrthogonalFrequency Division Multiplexing,正交頻分復用)對編碼信號進行調制；信道編碼和調制均在FPGA (Field Programmable Gate Array,現場可編程門陣列)信號處理板上完成；解調和譯碼也是在一個FPGA處理板上進行；調制和解調電路使用的FPGA均為Altera公司的FPGA EP3CSSF484I7，其內部的調制解調時鐘為100MHz。
3.根據權利要求2所述的具有通信功能的LED路燈系統，其特征在于，控制所述LED發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fl和f2高頻率閃爍。
4.根據權利要求3所述的具有通信功能的LED路燈系統，其特征在于，所述LED接收端的光敏元件為光電二極管，其響應速度高于Π和f2。
5.根據權利要 求4所述的具有通信功能的LED路燈系統，其特征在于，所述LED發射端與所述LED接收端之間采用的通信標準為IEEE802.15.7。
6.根據權利要求4所述的具有通信功能的LED路燈系統，其特征在于，為保證某條光路徑被遮擋也不會導致通信終端，該LED路燈系統設計成強度調制/直接探測(MM/DD)系統。
7.根據權利要求4所述的具有通信功能的LED路燈系統，其特征在于，所述信道譯碼器包括高低位分離電路及譯碼運算電路，所述高低位分離電路用于將接收到的CMI碼的高低位進行分離，所述譯碼運算電路用于對所述CMI碼分離后的高低位進行同或運算。
8.根據權利要求7所述的具有通信功能的LED路燈系統，其特征在于，所述高低位分離電路設置有若干D觸發器，所述D觸發器設置有數據輸入端D，時鐘輸入端CLK、反相置位端SD及數據輸出端Q，輸入的CMI碼在時鐘CP的作用下被各個D觸發器鎖存。
9.根據權利要求4所述的具有通信功能的LED路燈系統，其特征在于，所述光電二極管是PIN光電二極管或雪崩光電二極管。
10.根據權利要求9所述的具有通信功能的LED路燈系統，其特征在于，所述以太網介質轉換模塊與所述網絡終端之間的通信協議為藍牙。
【文檔編號】H04B10/116GK104022824SQ201410278889
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月21日 優先權日:2014年6月21日
【發明者】耿云花 申請人:滁州惠智科技服務有限公司