基于可見(jiàn)光通信的收發(fā)裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別涉及基于可見(jiàn)光通信的收發(fā)裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED可見(jiàn)光通信作為一種照明和光通信結(jié)合的新型模式推動(dòng)下一代照明和接入網(wǎng)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，已成為國(guó)內(nèi)外競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)和制高點(diǎn)?？梢?jiàn)光通信技術(shù)是伴隨著LED照明(也稱固體照明)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的，它可以使LED燈在照明的同時(shí)進(jìn)行高速通信。
[0003]現(xiàn)在，可見(jiàn)光通信技術(shù)主要集中在礦業(yè)和商用領(lǐng)域，而且體積較大，現(xiàn)有最遠(yuǎn)中心傳輸距離為4m左右，且接收端與發(fā)射端需通過(guò)人工對(duì)準(zhǔn)，尤其是，現(xiàn)有LED燈光的覆蓋面積較小，不能滿足較多數(shù)量的終端通信。如果要將LED可見(jiàn)光通信系統(tǒng)應(yīng)用到家庭中，還需要將可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的收發(fā)端做小，同時(shí)延長(zhǎng)數(shù)據(jù)傳輸距離，并增大信號(hào)覆蓋面積，實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的集成化和小型化發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于可見(jiàn)光通信的收發(fā)裝置及其方法，使接收可見(jiàn)光信號(hào)時(shí)可以自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)信號(hào)來(lái)源位置，加快對(duì)準(zhǔn)速度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，節(jié)省人力及時(shí)間，并充分收集可見(jiàn)光信號(hào)，提高信號(hào)有效性。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于可見(jiàn)光通信的收發(fā)裝置，包含發(fā)射部分和接收部分，所述接收部分包含:光電檢測(cè)器，用于接收可見(jiàn)光信號(hào)，還包含:對(duì)準(zhǔn)模塊；
[0006]所述對(duì)準(zhǔn)模塊，用于檢測(cè)所接收到的可見(jiàn)光信號(hào)的光強(qiáng)信息，并判斷出所述光強(qiáng)信息的最強(qiáng)位置，根據(jù)所述最強(qiáng)位置控制所述光電檢測(cè)器接收端的對(duì)準(zhǔn)方向。
[0007]本發(fā)明還提供了一種基于可見(jiàn)光通信的收發(fā)方法，包含以下步驟:
[0008]A.利用光電檢測(cè)器接收可見(jiàn)光信號(hào)；
[0009]B.利用對(duì)準(zhǔn)模塊檢測(cè)所接收到的可見(jiàn)光信號(hào)的光強(qiáng)信息，并判斷出光強(qiáng)信息的最強(qiáng)位置，根據(jù)最強(qiáng)位置控制光電檢測(cè)器接收端的對(duì)準(zhǔn)方向。
[0010]本發(fā)明實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，主要區(qū)別及其效果在于:利用新增的對(duì)準(zhǔn)模塊對(duì)光強(qiáng)信息進(jìn)行檢測(cè)，并判斷出光強(qiáng)最強(qiáng)的位置，也就是所接收到的可見(jiàn)光信號(hào)的來(lái)源位置，同時(shí)控制光電檢測(cè)器的接收端對(duì)準(zhǔn)判斷出的可見(jiàn)光信號(hào)的來(lái)源位置。使本發(fā)明實(shí)施方式中的基于可見(jiàn)光通信的收發(fā)裝置在接收可見(jiàn)光信號(hào)時(shí)，可以自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)信號(hào)來(lái)源的位置，加快對(duì)準(zhǔn)速度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，節(jié)省人力及時(shí)間，并充分收集可見(jiàn)光信號(hào)，提高信號(hào)有效性。
[0011]作為進(jìn)一步改進(jìn)，對(duì)準(zhǔn)模塊可以包含以下子模塊:
[0012]定位光電二極管PIN子模塊，用于檢測(cè)所接收到的可見(jiàn)光信號(hào)的光強(qiáng)信息；
[0013]伺服控制子模塊，用于根據(jù)所述光強(qiáng)信息判斷出所述光強(qiáng)信息的最強(qiáng)位置，根據(jù)所述最強(qiáng)位置控制所述光電檢測(cè)器接收端的對(duì)準(zhǔn)方向。
[0014]利用PIN檢測(cè)光強(qiáng)信息，利用伺服控制系統(tǒng)控制光電檢測(cè)器的對(duì)準(zhǔn)位置，使得本發(fā)明實(shí)施方式具有可實(shí)現(xiàn)性。
[0015]作為進(jìn)一步改進(jìn)，對(duì)準(zhǔn)模塊還可以包含:自動(dòng)聚焦子模塊和透鏡組；
[0016]所述自動(dòng)聚焦子模塊，用于根據(jù)所述光電檢測(cè)器接收到的可見(jiàn)光信號(hào)的光強(qiáng)信息控制所述透鏡組進(jìn)行調(diào)焦；
[0017]其中，所述接收到的可見(jiàn)光信號(hào)經(jīng)所述透鏡組落在所述光電檢測(cè)器的接收端上。
[0018]新增自動(dòng)聚焦的功能，使得對(duì)準(zhǔn)模塊在控制光電檢測(cè)器的接收到對(duì)準(zhǔn)位置的同時(shí)，還可以對(duì)所接收到的可見(jiàn)光信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)聚焦，從而可以延長(zhǎng)LED可見(jiàn)光系統(tǒng)的傳輸距離。
[0019]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述發(fā)射部分可以包含的LED的數(shù)量大于一個(gè)；所述LED圍繞所述接收部分排布。
[0020]利用多個(gè)LED增加可見(jiàn)光信號(hào)的發(fā)射強(qiáng)度，增大信號(hào)覆蓋范圍，能避免有效信號(hào)的不必要的重復(fù)覆蓋。
[0021]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述光電檢測(cè)器為GaN或GaAlAs或硅Si基光電探測(cè)器。利用GaN、GaAlAs或Si基光電探測(cè)器，可以提高光電檢測(cè)器響應(yīng)度，實(shí)現(xiàn)漫射散射接收，用于后續(xù)信號(hào)的處理，增加有效信號(hào)的接收。
[0022]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述發(fā)射部分可以包含的LED的數(shù)量大于一個(gè)；所述LED圍繞所述接收部分排布。利用多個(gè)LED增加可見(jiàn)光信號(hào)的發(fā)射強(qiáng)度，大大增加信號(hào)覆蓋范圍。
[0023]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述LED呈圓形排布。圓形的形狀可以重復(fù)利用有效面積，增加信號(hào)覆蓋范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的基于可見(jiàn)光通信的收發(fā)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的基于可見(jiàn)光通信的收發(fā)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的自動(dòng)聚焦控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4a是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的基于可見(jiàn)光通信的收發(fā)裝置的LED部分示意圖；
[0028]圖4b是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的基于可見(jiàn)光通信的收發(fā)裝置示意圖；
[0029]圖5是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的基于可見(jiàn)光通信的收發(fā)方法流程圖；
[0030]圖6是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的基于可見(jiàn)光通信的收發(fā)方法中對(duì)準(zhǔn)步驟的流程圖；
[0031]圖7是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式的基于可見(jiàn)光通信的收發(fā)方法中對(duì)準(zhǔn)步驟的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒(méi)有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。
[0033]本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及一種基于可見(jiàn)光通信的收發(fā)裝置，如圖1所示，包含:接收部分和發(fā)射部分，其中，接收部分包含:光電檢測(cè)器和對(duì)準(zhǔn)模塊，其中，光電檢測(cè)器用于接收可見(jiàn)光信號(hào)；對(duì)準(zhǔn)模塊用于檢測(cè)所接收到的可見(jiàn)光信號(hào)的光強(qiáng)信息，并判斷出光強(qiáng)信息的最強(qiáng)位置，根據(jù)最強(qiáng)位置控制光電檢測(cè)器接收端的對(duì)準(zhǔn)方向。發(fā)射部分包含:LED和一塊LED發(fā)射板，其中，LED發(fā)射板包括調(diào)制電路、bias Tee (直流偏置)和驅(qū)動(dòng)芯片等，之后將數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)處理芯片進(jìn)行處理。
[0034]具體的說(shuō)，基于可見(jiàn)光通信的收發(fā)裝置在接收可見(jiàn)光信號(hào)時(shí)，利用光電檢測(cè)器接收可見(jiàn)光信號(hào)，之后在光電轉(zhuǎn)換后傳送給接收AFE (analog front end,模擬前端)，接收AFE將LED可見(jiàn)光中加載的有效信號(hào)解調(diào)出來(lái)，提取可見(jiàn)光所攜帶的信息。在發(fā)射可見(jiàn)光信號(hào)時(shí)，是利用數(shù)據(jù)處理芯片處理待傳輸?shù)男畔?，由?qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)LED燈珠，發(fā)出加載了待傳輸信息的可見(jiàn)光。
[0035]更具體的說(shuō)，本實(shí)施方式中的對(duì)準(zhǔn)模塊包含以下子模塊:
[0036]定位光電二極管(下簡(jiǎn)稱“定位PIN”)子模塊，用于檢測(cè)所接收到的可見(jiàn)光信號(hào)的光強(qiáng)信息；伺服控制子模塊，用于根據(jù)光強(qiáng)信息判斷出光強(qiáng)信息的最強(qiáng)位置，根據(jù)最強(qiáng)位置控制光電檢測(cè)器接收端的對(duì)準(zhǔn)方向；其中，定位PIN子模塊包含至少一個(gè)定位PIN。利用定位PIN檢測(cè)光強(qiáng)信息，利用伺服控制系統(tǒng)控制光電檢測(cè)器的對(duì)準(zhǔn)位置，使得本發(fā)明實(shí)施方式具有可實(shí)現(xiàn)性。
[0037]值得一提的是，在實(shí)際應(yīng)用的對(duì)準(zhǔn)過(guò)程中，伺服控制系統(tǒng)可以采用多個(gè)排成環(huán)形的定位PIN(也就是探測(cè)器)和一個(gè)單片機(jī)組成，用驅(qū)動(dòng)馬達(dá)就可以控制云臺(tái)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)功能。具體的說(shuō)，本實(shí)施方式中使用兩個(gè)定位PIN，此外，在實(shí)際應(yīng)用中，可以使用更多數(shù)量的定位PIN，定位PIN的數(shù)量越多，定位效果越好，當(dāng)然，為了減少系統(tǒng)的計(jì)算量，也可以使用一個(gè)定位PIN。
[0038]還需說(shuō)明的是，本實(shí)施方式中的光電檢測(cè)器可以為GaN基光電探測(cè)器?？梢蕴岣吖怆姍z測(cè)器響應(yīng)度，實(shí)現(xiàn)漫射散射接收，用于后續(xù)信號(hào)的處理，增加有效信號(hào)的接收。此外，本實(shí)施方式中的光電檢測(cè)器還可以為GaAlAs基光電探測(cè)器或Si基光電探測(cè)器，使得本發(fā)明可以靈活多變地根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇不同的光電檢測(cè)器，拓展本發(fā)明的應(yīng)用場(chǎng)景。還值得一提的是，利用GaAlAs芯片可以實(shí)現(xiàn)響應(yīng)度0.4以上，帶寬100MHz。
[0039]本實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，主要區(qū)別及其效果在于:利用新增的對(duì)準(zhǔn)模塊對(duì)光強(qiáng)信息進(jìn)行檢測(cè)，并判斷出光強(qiáng)最強(qiáng)的位置，也就是所接收到的可見(jiàn)光信號(hào)的來(lái)源位置，同時(shí)控制光電檢測(cè)器的接收端對(duì)準(zhǔn)判斷出的可見(jiàn)光信號(hào)的來(lái)源位置。使本實(shí)施方式中的基于可見(jiàn)光通信的收發(fā)裝置在接收可見(jiàn)光信號(hào)時(shí)，可以自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)信號(hào)來(lái)源的位置，加快對(duì)準(zhǔn)速度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，節(jié)省人力及時(shí)間，并充分收集可見(jiàn)光信號(hào)，提高信號(hào)有效性。其中，利用GaN基光電探測(cè)器作為光電檢測(cè)器還可以增加探測(cè)器的響應(yīng)度，實(shí)現(xiàn)漫射散射接收。
[0040]本發(fā)明的第二實(shí)施方式同樣涉及一種基于可見(jiàn)光通信的收發(fā)裝置，本實(shí)施方式是在第一實(shí)施方式的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步改進(jìn)，如圖2所示，主要改進(jìn)之處在于:本實(shí)施方式中的對(duì)準(zhǔn)模塊中還可以包含:自動(dòng)聚焦子模塊和透鏡組，增加了自動(dòng)聚焦功能，從而可以延長(zhǎng)LED可見(jiàn)光系統(tǒng)的傳輸距離。
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