一種利用半導體照明進行通信的系統及方法

2023-05-29 04:42:16 2

專利名稱：一種利用半導體照明進行通信的系統及方法
技術領域：
本發明涉及可見光通信技術領域，尤其涉及一種利用半導體照明進行通信的系統 及方法。
背景技術：
目前主流的無線網絡主要採用射頻(radio frequency, RF)技術，近年來，隨著作 為下一代的主要的照明形式的白光發光二極體(light emitting diode，LED)的飛速發展， 使用可見光的通信系統已有了穩定的發展。LED具有高亮度 、高可靠性、能量損耗低和壽命 長等許多優良的特性。國際上很多單位開始這方面的研究(參考例如文獻1)同時在採用 通過組合紅(R)、綠(G)、藍(B)的三原色(也稱RGB)的光來發出白光的LED作為光源的通 信系統中，通過實現複合了 RGB可見光的複合可見光系統，在無需提高調製速度的情況下 實現了高速通信(參考例如專利文獻2)。文獻 1 :T. D. C. Little, P. Dib, K. Shah, N. Barraford, and B. Gallagher, "Using LED Lighting for Ubiquitous Indoor Wireless Networking，，，IEEE International Conference on Wireless & Mobile Computing, Networking &Communication,2008, pp. 373 378。專利文獻2 中國專利申請特許公開No. 200610151572. 5在本發明中，通過採用以視覺上無法識別的高速閃爍的白光LED在照明的同時來
傳遞信息。

發明內容
(一)要解決的技術問題本發明的目的是提供一種利用半導體照明進行通信的系統及方法，通過調製白 光LED在照明的同時實現較高速率的通信，以滿足傳送文本、圖片、音視頻和一些控制信號 (如對印表機、空調、電冰箱等)的需求。( 二 )技術方案為達到上述目的，本發明提供了一種利用半導體照明進行通信的系統，該系統包 括傳送光信號的傳送設備1和接收光信號的接收設備2，傳送設備1將待傳送的數據轉變成 光信號進行傳送，接收設備2將接收自傳送設備1的光信號轉換成電信號，並進行顯示。上述方案中，所述傳送設備1包括信號傳送部件10，用於將待傳送的數據以預定的格式進行編碼並輸出給信號調製 部件11 ；信號調製部件11，用於將信號傳送部件10輸入的數據調製到LED驅動部件上；LED驅動部件12 ；用於控制點亮的LED燈13，將待傳送的數據轉變成光信號通過 LED燈13發出；以及LED燈13，用於照明和發射可見光信號。
上述方案中，所述接收設備2包括光接收部件20，用於接收從LED燈13發出的可見光信號，將接收到的可見光信號 轉換成電信號，並輸出給信號處理與解調部件21 ；信號處理與解調部件21，用於對光接收部件20轉換後的電信號進行信號處理，至 少包括放大和濾波，並輸出給信號接收與顯示部件22 ；以及信號接收與顯示部件22，用於將接收自信號處理與解調部件21的信號以相應的 方式進行顯示。上述方案中，所述信號接收與顯示部件22是顯示文本、圖片或音視頻的設備，或 是受控的印表機、家電。上述方案中，所述信號接收與顯示部件22將信號以相應的方式進行顯示，是以文 本 、圖片或音視頻完成對傳送的控制信號的響應。 上述方案中，所述LED燈13為功率型LED燈，在照明的同時用來實現通信。為達到上述目的，本發明還提供了一種利用半導體照明進行通信的方法，該方法 包括傳送設備將待傳送的數據轉變成光信號進行傳送；以及接收設備將接收自傳送設備的光信號轉換成電信號，並進行顯示。上述方案中，所述傳送設備包括信號傳送部件、信號調製部件、LED驅動部件和 LED燈，所述傳送設備將待傳送的數據轉變成光信號進行傳送包括信號傳送部件將待傳 送的數據以預定的格式進行編碼並輸出，信號調製部件將信號傳送部件輸入的數據調製到 LED驅動部件上，加了調製信號的LED驅動部件控制點亮的LED燈，將待傳送的數據轉變成 光信號通過LED燈發出。上述方案中，所述信號調製部件將信號傳送部件輸入的數據調製到LED驅動部件 上，採用的調製方法至少包括調幅、調頻和脈衝調製。上述方案中，所述接收設備包括光接收部件、信號處理與解調部件和信號接收與 顯示部件，所述接收設備將接收自傳送設備的光信號轉換成電信號，並進行顯示包括在從 傳送設備接收到可見光信號之後，光接收部件將接收到的光信號轉換成相應的電信號，由 於此時的電信號非常微弱，需要進行信號處理，主要包括放大和濾波；信號解調部件將經過 處理後的電信號進行解調處理，轉換成傳送目標的傳送數據；信號接收與顯示部件對信號 處理與解調部件傳送過來的信號進行接收和顯示。(三)有益效果本發明提供的這種利用半導體照明進行通信的系統及方法，通過調製白光LED在 照明的同時實現較高速率的通信，滿足了傳送文本、圖片、音視頻和一些控制信號(如對打 印機、空調、電冰箱等)的需求。


為進一步說明本發明的具體技術內容，以下結合實施例及附圖詳細說明如下，其 中圖1是本發明提供的利用半導體照明進行通信的系統及方法的基本應用方式；圖2是本發明提供的利用半導體照明進行通信的系統的結構方框圖3是本發明提供的利用半導體照明進行通信的方法中信號傳送的流程圖；圖4是本發明提供的利用半導體照明進行通信的方法中信號接收的流程圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照 附圖，對本發明進一步詳細說明。本實施例所述的光為可見光，以下不再贅述。圖2示出了本發明提供的利用半 導體照明進行通信的系統的結構方框圖。在該實施例中系統包括連接到譬如個人計算機 (Personal Computer, PC)的傳送設備1和內置在例如AV裝置中的接收設備2。該系統採 用照明用光來完成數據通信。無需解釋，傳送設備1和接收設備2不限於內置式設備，並且 可以是外部附接型設備。傳送設備1包括信號傳送部件10、信號調製部件11、LED驅動部件12和LED燈13。 信號傳送部件10將例如數字音視頻信號作為傳送數據輸出。如之後描述的，信號調製部件 11將要傳送的數據調製到LED燈上。LED燈13根據LED驅動部件(多數是恆流源)12提供的功率來發光，在照明的同 時並傳送信號。另一方面，接收設備2包括光接收部件20、信號處理與解調部件21和信號接收與 顯示部件22。光接收部件20將接收到的LED燈13上的光信號轉換成電信號輸出到信號處 理與解調部件21上。信號處理與解調部件21將收到的電信號進行處理解調成傳送端的傳 送數據。進一步，信號接收與顯示部件22對信號處理與解調部件21所解調的傳送數據進 行顯示，比如播放傳送的音視頻數據。接下來，參照對本實施例的數據通信操作進行描述。首先參照圖3的信號傳送流 程圖對傳送設備1的工作過程進行具體的描述。首先，信號傳送設備10將作為傳送目標的信號例如數字音視頻信號作為傳送數 據(通常以預定的格式進行編碼)輸出(步驟S 1)。信號調製部件11將信號傳送設備10 過來的信號調製到LED驅動部件12上(步驟S2)。隨後，加了調製信號的LED驅動12控制 點亮的LED (步驟S3)，將待傳送的信號轉變成光信號進行傳送(步驟S4)。這裡的調製方 式有多種，可以採用比如AM(調幅)、FM(調頻)和PM(脈衝調製)之類的調製方法。接下來，將參照圖4的信號接收流程圖對接收設備2的工作過程進行具體的描述。在從傳送設備1接收到可見光信號之後，光接收部件20將接收到的光信號轉換成 相應的電信號(步驟S11)。由於此時的電信號非常微弱，需要進行信號處理，主要包括放 大、濾波等(步驟S12)。信號解調部件21將經過處理後的電信號進行解調處理，轉換成傳 送目標的傳送數據(步驟S13)。進一步的，信號接收與顯示部件22對信號處理與解調部件 21傳送過來的信號進行接收和顯示，例如播放傳送過來的音視頻數據(步驟S14)。如上所述，根據本實施例的半導體照明通信系統，傳送設備1可將待傳送數據作 為光信號進行傳送，在照明的同時，完成通信。更具體的說，例如，通過傳送設備1將音視頻信號數據作為光信號從例如個人計 算機中傳送出來，AV裝置通過接收設備2接收到可見光信號，從而可以再生出音視頻數據。 因此在音視頻數據是音樂數據的情況下，實現這樣一種系統該系統將存儲在個人計算機中的音樂數據無線傳送給AV裝置，並通過AV裝置再生音樂。 以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡 在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均 應包含在本發明的保 護範圍之內。
權利要求
一種利用半導體照明進行通信的系統，其特徵在於，該系統包括傳送光信號的傳送設備(1)和接收光信號的接收設備(2)，傳送設備(1)將待傳送的數據轉變成光信號進行傳送，接收設備(2)將接收自傳送設備(1)的光信號轉換成電信號，並進行顯示。
2.根據權利要求1所述的利用半導體照明進行通信的系統，其特徵在於，所述傳送設 備⑴包括信號傳送部件(10)，用於將待傳送的數據以預定的格式進行編碼並輸出給信號調製部 件(11)；信號調製部件(11)，用於將信號傳送部件(10)輸入的數據調製到LED驅動部件上；LED驅動部件(12)；用於控制點亮的LED燈(13)，將待傳送的數據轉變成光信號通過 LED燈(13)發出；以及LED燈(13)，用於照明和發射可見光信號。
3.根據權利要求2所述的利用半導體照明進行通信的系統，其特徵在於，所述接收設 備⑵包括光接收部件(20)，用於接收從LED燈(13)發出的可見光信號，將接收到的可見光信號 轉換成電信號，並輸出給信號處理與解調部件(21)；信號處理與解調部件(21)，用於對光接收部件(20)轉換後的電信號進行信號處理，至 少包括放大和濾波，並輸出給信號接收與顯示部件(22)；以及信號接收與顯示部件(22)，用於將接收自信號處理與解調部件(21)的信號以相應的 方式進行顯示。
4.根據權利要求3所述的利用半導體照明進行通信的系統，其特徵在於，所述信號接 收與顯示部件(22)是顯示文本、圖片或音視頻的設備，或是受控的印表機、家電。
5.根據權利要求4所述的利用半導體照明進行通信的系統，其特徵在於，所述信號接 收與顯示部件(22)將信號以相應的方式進行顯示，是以文本、圖片或音視頻完成對傳送的 控制信號的響應。
6.根據權利要求2所述的利用半導體照明進行通信的系統，其特徵在於，所述LED燈 (13)為功率型LED燈，在照明的同時用來實現通信。
7.一種利用半導體照明進行通信的方法，其特徵在於，該方法包括傳送設備將待傳送的數據轉變成光信號進行傳送；以及接收設備將接收自傳送設備的光信號轉換成電信號，並進行顯示。
8.根據權利要求7所述的利用半導體照明進行通信的方法，其特徵在於，所述傳送設 備包括信號傳送部件、信號調製部件、LED驅動部件和LED燈，所述傳送設備將待傳送的數 據轉變成光信號進行傳送包括信號傳送部件將待傳送的數據以預定的格式進行編碼並輸出，信號調製部件將信號傳 送部件輸入的數據調製到LED驅動部件上，加了調製信號的LED驅動部件控制點亮的LED 燈，將待傳送的數據轉變成光信號通過LED燈發出。
9.根據權利要求8所述的利用半導體照明進行通信的方法，其特徵在於，所述信號調 制部件將信號傳送部件輸入的數據調製到LED驅動部件上，採用的調製方法至少包括調 幅、調頻和脈衝調製。
10.根據權利要求7所述的利用半導體照明進行通信的方法，其特徵在於，所述接收設備包括光接收部件、信號處理與解調部件和信號接收與顯示部件，所述接收設備將接收自 傳送設備的光信號轉換成電信號，並進行顯示包括在從傳送設備接收到可見光信號之後，光接收部件將接收到的光信號轉換成相應的電 信號，由於此時的電信號非常微弱，需要進行信號處理，主要包括放大和濾波；信號解調部 件將經過處理後的電信號進行解調處理，轉換成傳送目標的傳送數據；信號接收與顯示部 件對信號處理與解調部件傳送過來的信號進行接收和顯示。
全文摘要
本發明公開了一種利用半導體照明進行通信的系統，該系統包括傳送光信號的傳送設備(1)和接收光信號的接收設備(2)，傳送設備(1)將待傳送的數據轉變成光信號進行傳送，接收設備(2)將接收自傳送設備(1)的光信號轉換成電信號，並進行顯示。本發明同時公開了一種利用半導體照明進行通信的方法。利用本發明，通過調製白光LED在照明的同時實現較高速率的通信，滿足了傳送文本、圖片、音視頻和一些控制信號(如對印表機、空調、電冰箱等)的需求。
文檔編號H04B10/10GK101867412SQ20091008199
公開日2010年10月20日 申請日期2009年4月15日 優先權日2009年4月15日
發明者關寧, 劉博 , 朱琳, 楊宇, 董贊, 裴為華, 陳弘達, 陳雄斌 申請人:中國科學院半導體研究所