CN101867412A - 一种利用半导体照明进行通信的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用半导体照明进行通信的系统，该系统包括传送光信号的传送设备(1)和接收光信号的接收设备(2)，传送设备(1)将待传送的数据转变成光信号进行传送，接收设备(2)将接收自传送设备(1)的光信号转换成电信号，并进行显示。本发明同时公开了一种利用半导体照明进行通信的方法。利用本发明，通过调制白光LED在照明的同时实现较高速率的通信，满足了传送文本、图片、音视频和一些控制信号(如对打印机、空调、电冰箱等)的需求。

Description

一种利用半导体照明进行通信的系统及方法

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，尤其涉及一种利用半导体照明进行通信的系统及方法。

背景技术

目前主流的无线网络主要采用射频(radio frequency，RF)技术，近年来，随着作为下一代的主要的照明形式的白光发光二极管(light emitting diode，LED)的飞速发展，使用可见光的通信系统已有了稳定的发展。LED具有高亮度、高可靠性、能量损耗低和寿命长等许多优良的特性。国际上很多单位开始这方面的研究(参考例如文献1)同时在采用通过组合红(R)、绿(G)、蓝(B)的三原色(也称RGB)的光来发出白光的LED作为光源的通信系统中，通过实现复合了RGB可见光的复合可见光系统，在无需提高调制速度的情况下实现了高速通信(参考例如专利文献2)。

文献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。

专利文献2：中国专利申请特许公开No.200610151572.5

在本发明中，通过采用以视觉上无法识别的高速闪烁的白光LED在照明的同时来传递信息。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种利用半导体照明进行通信的系统及方法，通过调制白光LED在照明的同时实现较高速率的通信，以满足传送文本、图片、音视频和一些控制信号(如对打印机、空调、电冰箱等)的需求。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种利用半导体照明进行通信的系统，该系统包括传送光信号的传送设备1和接收光信号的接收设备2，传送设备1将待传送的数据转变成光信号进行传送，接收设备2将接收自传送设备1的光信号转换成电信号，并进行显示。

上述方案中，所述传送设备1包括：

信号传送部件10，用于将待传送的数据以预定的格式进行编码并输出给信号调制部件11；

信号调制部件11，用于将信号传送部件10输入的数据调制到LED驱动部件上；

LED驱动部件12；用于控制点亮的LED灯13，将待传送的数据转变成光信号通过LED灯13发出；以及

LED灯13，用于照明和发射可见光信号。

上述方案中，所述接收设备2包括：

光接收部件20，用于接收从LED灯13发出的可见光信号，将接收到的可见光信号转换成电信号，并输出给信号处理与解调部件21；

信号处理与解调部件21，用于对光接收部件20转换后的电信号进行信号处理，至少包括放大和滤波，并输出给信号接收与显示部件22；以及

信号接收与显示部件22，用于将接收自信号处理与解调部件21的信号以相应的方式进行显示。

上述方案中，所述信号接收与显示部件22是显示文本、图片或音视频的设备，或是受控的打印机、家电。

上述方案中，所述信号接收与显示部件22将信号以相应的方式进行显示，是以文本、图片或音视频完成对传送的控制信号的响应。

上述方案中，所述LED灯13为功率型LED灯，在照明的同时用来实现通信。

为达到上述目的，本发明还提供了一种利用半导体照明进行通信的方法，该方法包括：

传送设备将待传送的数据转变成光信号进行传送；以及

接收设备将接收自传送设备的光信号转换成电信号，并进行显示。

上述方案中，所述传送设备包括信号传送部件、信号调制部件、LED驱动部件和LED灯，所述传送设备将待传送的数据转变成光信号进行传送包括：信号传送部件将待传送的数据以预定的格式进行编码并输出，信号调制部件将信号传送部件输入的数据调制到LED驱动部件上，加了调制信号的LED驱动部件控制点亮的LED灯，将待传送的数据转变成光信号通过LED灯发出。

上述方案中，所述信号调制部件将信号传送部件输入的数据调制到LED驱动部件上，采用的调制方法至少包括调幅、调频和脉冲调制。

上述方案中，所述接收设备包括光接收部件、信号处理与解调部件和信号接收与显示部件，所述接收设备将接收自传送设备的光信号转换成电信号，并进行显示包括：在从传送设备接收到可见光信号之后，光接收部件将接收到的光信号转换成相应的电信号，由于此时的电信号非常微弱，需要进行信号处理，主要包括放大和滤波；信号解调部件将经过处理后的电信号进行解调处理，转换成传送目标的传送数据；信号接收与显示部件对信号处理与解调部件传送过来的信号进行接收和显示。

(三)有益效果

本发明提供的这种利用半导体照明进行通信的系统及方法，通过调制白光LED在照明的同时实现较高速率的通信，满足了传送文本、图片、音视频和一些控制信号(如对打印机、空调、电冰箱等)的需求。

附图说明

为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如下，其中：

图1是本发明提供的利用半导体照明进行通信的系统及方法的基本应用方式；

图2是本发明提供的利用半导体照明进行通信的系统的结构方框图；

图3是本发明提供的利用半导体照明进行通信的方法中信号传送的流程图；

图4是本发明提供的利用半导体照明进行通信的方法中信号接收的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本实施例所述的光为可见光，以下不再赘述。图2示出了本发明提供的利用半导体照明进行通信的系统的结构方框图。在该实施例中系统包括连接到譬如个人计算机(Personal Computer，PC)的传送设备1和内置在例如AV装置中的接收设备2。该系统采用照明用光来完成数据通信。无需解释，传送设备1和接收设备2不限于内置式设备，并且可以是外部附接型设备。

传送设备1包括信号传送部件10、信号调制部件11、LED驱动部件12和LED灯13。信号传送部件10将例如数字音视频信号作为传送数据输出。如之后描述的，信号调制部件11将要传送的数据调制到LED灯上。

LED灯13根据LED驱动部件(多数是恒流源)12提供的功率来发光，在照明的同时并传送信号。

另一方面，接收设备2包括光接收部件20、信号处理与解调部件21和信号接收与显示部件22。光接收部件20将接收到的LED灯13上的光信号转换成电信号输出到信号处理与解调部件21上。信号处理与解调部件21将收到的电信号进行处理解调成传送端的传送数据。进一步，信号接收与显示部件22对信号处理与解调部件21所解调的传送数据进行显示，比如播放传送的音视频数据。

接下来，参照对本实施例的数据通信操作进行描述。首先参照图3的信号传送流程图对传送设备1的工作过程进行具体的描述。

首先，信号传送设备10将作为传送目标的信号例如数字音视频信号作为传送数据(通常以预定的格式进行编码)输出(步骤S 1)。信号调制部件11将信号传送设备10过来的信号调制到LED驱动部件12上(步骤S2)。随后，加了调制信号的LED驱动12控制点亮的LED(步骤S3)，将待传送的信号转变成光信号进行传送(步骤S4)。这里的调制方式有多种，可以采用比如AM(调幅)、FM(调频)和PM(脉冲调制)之类的调制方法。

接下来，将参照图4的信号接收流程图对接收设备2的工作过程进行具体的描述。

在从传送设备1接收到可见光信号之后，光接收部件20将接收到的光信号转换成相应的电信号(步骤S11)。由于此时的电信号非常微弱，需要进行信号处理，主要包括放大、滤波等(步骤S12)。信号解调部件21将经过处理后的电信号进行解调处理，转换成传送目标的传送数据(步骤S13)。进一步的，信号接收与显示部件22对信号处理与解调部件21传送过来的信号进行接收和显示，例如播放传送过来的音视频数据(步骤S14)。

如上所述，根据本实施例的半导体照明通信系统，传送设备1可将待传送数据作为光信号进行传送，在照明的同时，完成通信。

更具体的说，例如，通过传送设备1将音视频信号数据作为光信号从例如个人计算机中传送出来，AV装置通过接收设备2接收到可见光信号，从而可以再生出音视频数据。因此在音视频数据是音乐数据的情况下，实现这样一种系统：该系统将存储在个人计算机中的音乐数据无线传送给AV装置，并通过AV装置再生音乐。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用半导体照明进行通信的系统，其特征在于，该系统包括传送光信号的传送设备(1)和接收光信号的接收设备(2)，传送设备(1)将待传送的数据转变成光信号进行传送，接收设备(2)将接收自传送设备(1)的光信号转换成电信号，并进行显示。

2.根据权利要求1所述的利用半导体照明进行通信的系统，其特征在于，所述传送设备(1)包括：

信号传送部件(10)，用于将待传送的数据以预定的格式进行编码并输出给信号调制部件(11)；

信号调制部件(11)，用于将信号传送部件(10)输入的数据调制到LED驱动部件上；

LED驱动部件(12)；用于控制点亮的LED灯(13)，将待传送的数据转变成光信号通过LED灯(13)发出；以及

LED灯(13)，用于照明和发射可见光信号。

3.根据权利要求2所述的利用半导体照明进行通信的系统，其特征在于，所述接收设备(2)包括：

光接收部件(20)，用于接收从LED灯(13)发出的可见光信号，将接收到的可见光信号转换成电信号，并输出给信号处理与解调部件(21)；

信号处理与解调部件(21)，用于对光接收部件(20)转换后的电信号进行信号处理，至少包括放大和滤波，并输出给信号接收与显示部件(22)；以及

信号接收与显示部件(22)，用于将接收自信号处理与解调部件(21)的信号以相应的方式进行显示。

4.根据权利要求3所述的利用半导体照明进行通信的系统，其特征在于，所述信号接收与显示部件(22)是显示文本、图片或音视频的设备，或是受控的打印机、家电。

5.根据权利要求4所述的利用半导体照明进行通信的系统，其特征在于，所述信号接收与显示部件(22)将信号以相应的方式进行显示，是以文本、图片或音视频完成对传送的控制信号的响应。

6.根据权利要求2所述的利用半导体照明进行通信的系统，其特征在于，所述LED灯(13)为功率型LED灯，在照明的同时用来实现通信。

7.一种利用半导体照明进行通信的方法，其特征在于，该方法包括：

传送设备将待传送的数据转变成光信号进行传送；以及

接收设备将接收自传送设备的光信号转换成电信号，并进行显示。

8.根据权利要求7所述的利用半导体照明进行通信的方法，其特征在于，所述传送设备包括信号传送部件、信号调制部件、LED驱动部件和LED灯，所述传送设备将待传送的数据转变成光信号进行传送包括：

信号传送部件将待传送的数据以预定的格式进行编码并输出，信号调制部件将信号传送部件输入的数据调制到LED驱动部件上，加了调制信号的LED驱动部件控制点亮的LED灯，将待传送的数据转变成光信号通过LED灯发出。

9.根据权利要求8所述的利用半导体照明进行通信的方法，其特征在于，所述信号调制部件将信号传送部件输入的数据调制到LED驱动部件上，采用的调制方法至少包括调幅、调频和脉冲调制。

10.根据权利要求7所述的利用半导体照明进行通信的方法，其特征在于，所述接收设备包括光接收部件、信号处理与解调部件和信号接收与显示部件，所述接收设备将接收自传送设备的光信号转换成电信号，并进行显示包括：

在从传送设备接收到可见光信号之后，光接收部件将接收到的光信号转换成相应的电信号，由于此时的电信号非常微弱，需要进行信号处理，主要包括放大和滤波；信号解调部件将经过处理后的电信号进行解调处理，转换成传送目标的传送数据；信号接收与显示部件对信号处理与解调部件传送过来的信号进行接收和显示。

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