CN104202438A - 接口适配器、终端以及可见光通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接口适配器、终端以及可见光通信系统，接口适配器包括：第一处理器，用于分别对从网络和电源线上传输的信号进行处理，其中电源线上传输的信号是终端接收的可见光信号经处理后获得的；网络接口模组，与第一处理器连接，用于将网络的信号转换成第一处理器能够处理的信号并传输至第一处理器以通过终端转换为可见光信号后发射出去；第一前端模组，与第一处理器连接，用于接收电源线上的信号并传输至第一处理器进行处理，以及将第一处理器传输需要发送的信号发送至电源线上。通过上述方式，本发明实现的可见光通信传输速率高，系统成本低，抗干扰能力强。

Description

接口适配器、终端以及可见光通信系统

技术领域

本发明涉及便携式电子设备领域，特别是涉及一种接口适配器、终端以及可见光通信系统。

背景技术

传统的通信系统均为电磁波为介质的通信系统，电磁波通信有许多弱点，如辐射问题、干扰问题等。手机等通信终端由于使用电波天线会有较大的功率损耗，面临着高耗电量与高速率数据传输间无法调和的问题。高速率突发数据持续时间过长，会使手机等通信终端待机时间和使用时间明显缩短。而现有的光电传感器的探测精度已经大幅提高，发光二极管(light emitting diode，LED)现有技术条件下功耗极低，器件工艺改进，为以光信号进行信息传输提供了可能。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供一种接口适配器、终端以及可见光通信系统，传输速率高，系统成本低，抗干扰能力强。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种接口适配器，包括：第一处理器，用于分别对从网络和电源线上传输的信号进行处理，其中电源线上传输的信号是终端接收的可见光信号经处理后获得的；网络接口模组，与第一处理器连接，用于将网络的信号转换成第一处理器能够处理的信号并传输至第一处理器以通过终端转换为可见光信号后发射出去；第一前端模组，与第一处理器连接，用于接收电源线上的信号并传输至第一处理器进行处理，以及将第一处理器传输需要发送的信号发送至电源线上。

其中，接口适配器包括电源模块，用于提供直流供电。

其中，网络接口模组实现网络的信号与精简的吉比特介质独立接口的信号的转换以实现网络与第一处理器之间的通信；第一前端模组实现电源线上的信号与模数信号的转换以实现电源线与第一处理器之间的通信。

其中，网络接口模组包括：RJ45接口，用于实现与网络的信号传输；电磁变换器，与RJ45接口连接，用于通过电磁和磁电的转换实现网络的信号隔离；收发器，与电磁变换器和第一处理器连接，用于将第一处理器输出的信号依次通过电磁变换器和RJ45接口上传到网络，同时将网络下传的依次通过RJ45接口和电磁变换器的信号传输到第一处理器。

其中，第一前端模组包括：第一隔离模块、第一信号放大模块、第一调制解调模块以及第一转换模块，其中，电源线上的信号经第一隔离模块隔离防护后耦合到第一信号放大模块，第一信号放大模块对从电源线上接收的信号进行放大，第一调制解调模块对放大后的信号进行解调，第一转换模块将解调后的信号进行模数转换及整形后传输至第一处理器进行处理；第一转换模块对第一处理器要发送的数据进行数模转换，第一调制解调模块将模数转换后的信号进行调制并传输至第一信号放大模块进行放大，第一隔离模块对放大后的信号经隔离防护和耦合后发送到电源线上进行传输。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种终端，包括：LED灯，用于照明和发射信号；光敏单元，用于将可见光信号转换为电信号；第二处理器，与LED灯和光敏单元连接，用于将从电源线上接收的信号通过LED灯发射出去，同时将从光敏单元传输的需要发送的电信号进行处理；第二前端模组，与第二处理器连接，用于接收电源线上的信号并传输至第二处理器并通过LED灯发射出去，同时将经过第二处理器处理的需要发送的电信号进行隔离和信号耦合后发送至电源线上以进一步传输至网络上。

其中，终端还包括控制开关，用于根据从电源线上接收的信号控制LED灯的亮灭。

其中，从电源线上接收的信号为高电平时，控制开关控制LED灯亮；从电源线上接收的信号为低电平时，控制开关控制LED灯灭。

其中，第二前端模组包括：第二隔离模块、第二信号放大模块、第二调制解调模块以及第二转换模块，其中，电源线上的信号经第二隔离模块隔离防护后耦合到第二信号放大模块，第二信号放大模块对从电源线上接收的信号进行放大，第二调制解调模块对放大后的信号进行解调，第二转换模块将解调后的信号进行模数转换及整形后传输至第二处理器进行处理并通过LED灯发射出去；第二转换模块对第二处理器处理的需要发送的信号进行数模转换，第二调制解调模块将模数转换后的信号进行调制并传输至第二信号放大模块进行放大，第二隔离模块对放大后的信号经隔离防护和耦合后发送到电源线上进行传输。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种可见光通信系统，包括网络、网关、电源线、上述的接口适配器以及上述的终端，其中，接口适配器通过网关连接网络，通过电源线连接终端，将网络接口数据转换为电源线传输接口数据以实现通信。

通过上述方案，本发明的有益效果是：通过第一处理器分别对从网络和电源线上传输的信号进行处理，网络接口模组用于将网络的信号转换成第一处理器能够处理的信号并传输至第一处理器，第一前端模组用于接收电源线上的信号并传输至第一处理器进行处理，以及将第一处理器传输需要发送的信号发送至电源线上，传输速率高，系统成本低，抗干扰能力强。

附图说明

图1是本发明第一实施例的可见光通信系统的结构示意图；

图2是本发明第一实施例的接口适配器的结构示意图；

图3是图2中网络接口模组的结构示意图；

图4是图2中第一前端模组的结构示意图；

图5是本发明第一实施例的终端的结构示意图；

图6是图5中第二前端模组的结构示意图；

图7是本发明第一实施例的终端的整体结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1是本发明第一实施例的可见光通信系统的结构示意图。如图1所示，可见光通信系统10包括：网络1、网关2、接口适配器3、终端4。其中接口适配器3通过网关2连接网络1，通过电源线连接终端4，将网络接口数据转换为电源线传输接口数据以实现通信。

在本发明实施例中，网关2也可以是路由器，网关或路由器是具有千兆以太网接口的通用网关或路由器，具体不再赘述。网络1为宽带互联网。电源线按G.hn协议传输数据。网关或路由器连接到宽带互联网上，然后通过网关或路由器的千兆以太网接口和接口适配器3连接。接口适配器3是把千兆以太网接口转换为电源线的G.hn协议传输接口的转换装置。接口适配器3连接到电源线并利用电源线传输数据，其规范满足G.hn的要求，终端4可以和电源线进行接口并按G.hn标准通过电源线收发数据，需要发射的数据也通过终端4发射出去。同时终端4内有光敏传感器来接收其他终端发来的可见光。终端4通过可见光发射数据，同时接收其他终端发来的可见光数据。这样网络1通过电源线并经终端4由可见光方式来和其他终端交换数据就形成了一个完整的通信系统，传输速率高，系统成本低，抗干扰能力强。

接口适配器3是把千兆以太网接口转换为电源线的G.hn传输接口的转换装置。其一端是市电接口，可以直接连接市电；另一端是以太网接口，通过该以太网接口和网关或路由器连接，网络1经网关或路由器经千兆以太网接口后进入接口适配器3。接口适配器3的结构如图2所示，包括：第一前端模组31、第一处理器32、网络接口模组33以及电源模块34。第一处理器32用于分别对从网络1和电源线上传输的信号进行处理，其中电源线上传输的信号是终端4接收的可见光信号经处理后获得的。网络接口模组33与第一处理器32连接，用于将网络1的信号转换成第一处理器32能够处理的信号并传输至第一处理器32以通过终端4转换为可见光信号后发射出去。第一前端模组31与第一处理器32连接，用于接收电源线上的信号并传输至第一处理器32进行处理，以及将第一处理器32传输需要发送的信号发送至电源线上。电源模块34用于提供直流供电。具体地，电源模块34把交流市电转换成供接口适配器3需求的直流电源。

网络接口模组33实现网络1的信号与精简的吉比特介质独立接口的信号的转换以实现网络1与第一处理器32之间的通信。第一前端模组31实现电源线上的信号与模数信号的转换以实现电源线与第一处理器32之间的通信。网络接口模组33主要把千兆以太网口转换成RGMII(Reduced Gigabit Media Independent Interface，精简的吉比特介质独立接口)接口。RGMII接口可直接和第一处理器32进行连接，以进行数据的处理和传输等。RGMII均采用4位数据接口，工作时钟125MHz，并且在上升沿和下降沿同时传输数据，因此传输速率可达1000Mbps。如图3所示，网络接口模组33包括：收发器331、电磁变换器332以及RJ45接口333。RJ45接口333用于实现与网络1的信号传输。RJ45接口333是千兆网络接口，通过网络线连接于网关或路由器等。电磁变换器332与RJ45接口333连接，用于通过电磁和磁电的转换实现网络1的信号隔离，有效防止外部的干扰，包括高电压、强电流的干扰等，同时实现和收发器331的电平的匹配等。收发器331与电磁变换器332和第一处理器32连接，是接收和发射的处理和传输装置，用于将第一处理器32输出的信号依次通过电磁变换器332和RJ45接口333上传到网络1，同时将网络1下传的依次通过RJ45接口333和电磁变换器332的信号传输到第一处理器32。在本发明实施例中，收发器331把第一处理器32的数据通过RGMII接口经转换处理后经介质相关接口(MediumDependent Interface，MDI)、电磁变换器332、RJ45接口333及网线传输到路由器或网关完成上传的任务，同时，路由器或网关下传的数据经RJ45接口333、电磁变换器332、介质相关接口传输到收发器331，收发器331经处理转换后经RGMII接口传输到第一处理器32。第一处理器32要进行各种数据的处理，包括电源线G.hn的数据和以太网的数据。第一处理器32向以太网侧提供RGMII接口，向第一前端模组31侧提供满足数模转换的输出接口和满足模数转换后的输入接口。

第一前端模组31主要完成和市电的接口，如进行隔离防护和信号耦合，并按G.hn协议在市电电源线上发送和接收数据，即接收从市电电源线来的G.hn协议信号和发射G.hn协议信号到市电电源线。如图4所示，第一前端模组31包括：第一隔离模块311、第一信号放大模块312、第一调制解调模块313以及第一转换模块314。其中，电源线上的信号经第一隔离模块311隔离防护后耦合到第一信号放大模块312，第一信号放大模块312对从电源线上接收的信号进行放大，第一调制解调模块313对放大后的信号进行解调，第一转换模块314将解调后的信号进行模数转换及整形后传输至第一处理器32进行处理。第一转换模块314对第一处理器32要发送的数据进行数模转换，第一调制解调模块313将模数转换后的信号进行调制并传输至第一信号放大模块312进行放大，第一隔离模块311对放大后的信号经隔离防护和耦合后发送到电源线上进行传输。

在本发明实施例中，终端4是一种发射和接收可见光的装置，即不但有照明的功能，还能通过可见光进行数据的发射和接收。如图5所示，终端4包括：第二前端模组41、第二处理器42、LED灯43、光敏单元44以及控制开关K。终端4通过标准的灯口和交流市电连接，交流市电上传输的G.hn规范的数据通过第二前端模组41接收和发射数据，并把接收到的数据经模数转换后送给第二处理器42。LED灯43用于照明和发射信号。光敏单元44用于将可见光信号转换为电信号。第二处理器42与LED灯43和光敏单元44连接，用于将从电源线上接收的信号通过LED灯43发射出去，同时将从光敏单元44传输的需要发送的电信号进行处理。第二前端模组41与第二处理器42连接，用于接收电源线上的信号并传输至第二处理器42并通过LED灯43发射出去，同时将经过第二处理器42处理的需要发送的电信号进行隔离和信号耦合后发送至电源线上以进一步传输至网络1上。控制开关K用于根据从电源线上接收的信号控制LED灯43的亮灭。具体地，从电源线上接收的信号为高电平时，控制开关K控制LED灯43亮；从电源线上接收的信号为低电平时，控制开关K控制LED灯43灭。

在本发明实施例中，第二处理器42把接收到的数据经解码、纠错后再转换成和其他终端协议好的数据格式，经第二处理器42输出来控制高速开关K，高速开关K根据要发射的数据控制LED灯43的亮与灭。发射高电平时控制开关K闭合，LED灯43亮；发射低电平时控制开关K打开，LED灯43熄灭，这样就把要传输的数据通过LED灯43的亮与灭发射出去。光敏单元44包括光敏器件，终端4接收来自其他终端的可见光，经光敏器件转化为电信号并量化后传给第二处理器42进行处理，第二处理器42处理后经DAC接口把数据送到第二前端模组41，第二前端模组41经转换后按G.hn规范发送数据到交流市电电源线上，这样就完成了光敏单元44接收来自其他终端的可见光数据并传输到电源线上。本发明充分利用廉价的光资源，在照明的同时完成数据传输，使光资源充分利用，增加另一种数据传输途径，实现快速、低成本、无辐射、可靠稳定的数据传输，可见光通信的传输速率达几百兆，甚至到1Gbps以上，提高并传输速率，能够防辐射，提高通信的稳定性和可靠性，真正实现绿色无辐射通信，

在本发明实施例中，如图6所示，第二前端模组41包括：第二隔离模块411、第二信号放大模块412、第二调制解调模块413以及第二转换模块414。其中，电源线上的信号经第二隔离模块411隔离防护后耦合到第二信号放大模块412，第二信号放大模块412对从电源线上接收的信号进行放大，第二调制解调模块413对放大后的信号进行解调，第二转换模块414将解调后的信号进行模数转换及整形后传输至第二处理器42进行处理并通过LED灯43发射出去。第二转换模块414对第二处理器42处理的需要发送的信号进行数模转换，第二调制解调模块413将模数转换后的信号进行调制并传输至第二信号放大模块412进行放大，第二隔离模块411对放大后的信号经隔离防护和耦合后发送到电源线上进行传输。

在本发明实施例中，终端4为可见光通信终端，其整体结构如图7所示，包括中央处理器、电源管理器、电池、LCD、可见光发射的LED灯、可见光接收的光敏器件等。可见光通信终端是在传统终端基础上由可见光LED灯发射以及光敏器件接收代替了传统的电磁波发射接收。

综上所述，本发明通过第一处理器分别对从网络和电源线上传输的信号进行处理，网络接口模组用于将网络的信号转换成第一处理器能够处理的信号并传输至第一处理器，第一前端模组用于接收电源线上的信号并传输至第一处理器进行处理，以及将第一处理器传输需要发送的信号发送至电源线上，传输速率高，系统成本低，抗干扰能力强。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种接口适配器，其特征在于，所述接口适配器包括：

第一处理器，用于分别对从网络和电源线上传输的信号进行处理，其中所述电源线上传输的信号是终端接收的可见光信号经处理后获得的；

网络接口模组，与所述第一处理器连接，用于将所述网络的信号转换成所述第一处理器能够处理的信号并传输至所述第一处理器以通过所述终端转换为可见光信号后发射出去；

第一前端模组，与所述第一处理器连接，用于接收电源线上的信号并传输至所述第一处理器进行处理，以及将所述第一处理器传输需要发送的信号发送至所述电源线上。

2.根据权利要求1所述的接口适配器，其特征在于，所述接口适配器包括电源模块，用于提供直流供电。

3.根据权利要求1所述的接口适配器，其特征在于，

所述网络接口模组实现所述网络的信号与精简的吉比特介质独立接口的信号的转换以实现所述网络与所述第一处理器之间的通信；

所述第一前端模组实现所述电源线上的信号与模数信号的转换以实现所述电源线与所述第一处理器之间的通信。

4.根据权利要求3所述的接口适配器，其特征在于，所述网络接口模组包括：

RJ45接口，用于实现与所述网络的信号传输；

电磁变换器，与所述RJ45接口连接，用于通过电磁和磁电的转换实现所述网络的信号隔离；

收发器，与所述电磁变换器和所述第一处理器连接，用于将所述第一处理器输出的信号依次通过所述电磁变换器和所述RJ45接口上传到所述网络，同时将所述网络下传的依次通过所述RJ45接口和所述电磁变换器的信号传输到所述第一处理器。

5.根据权利要求3所述的接口适配器，其特征在于，所述第一前端模组包括：第一隔离模块、第一信号放大模块、第一调制解调模块以及第一转换模块，其中，

所述电源线上的信号经所述第一隔离模块隔离防护后耦合到所述第一信号放大模块，所述第一信号放大模块对从所述电源线上接收的信号进行放大，所述第一调制解调模块对放大后的信号进行解调，所述第一转换模块将解调后的信号进行模数转换及整形后传输至所述第一处理器进行处理；

所述第一转换模块对所述第一处理器要发送的数据进行数模转换，所述第一调制解调模块将模数转换后的信号进行调制并传输至所述第一信号放大模块进行放大，所述第一隔离模块对放大后的信号经隔离防护和耦合后发送到所述电源线上进行传输。

6.一种终端，其特征在于，所述终端包括：

LED灯，用于照明和发射信号；

光敏单元，用于将可见光信号转换为电信号；

第二处理器，与所述LED灯和所述光敏单元连接，用于将从所述电源线上接收的信号通过所述LED灯发射出去，同时将从所述光敏单元传输的需要发送的所述电信号进行处理；

第二前端模组，与所述第二处理器连接，用于接收所述电源线上的信号并传输至所述第二处理器并通过所述LED灯发射出去，同时将经过所述第二处理器处理的需要发送的所述电信号进行隔离和信号耦合后发送至所述电源线上以进一步传输至网络上。

7.根据权利要求6所述的终端，其特征在于，所述终端还包括控制开关，用于根据从所述电源线上接收的信号控制所述LED灯的亮/灭。

8.根据权利要求7所述的终端，其特征在于，

所述从所述电源线上接收的信号为高电平时，所述控制开关控制所述LED灯亮；

所述从所述电源线上接收的信号为低电平时，所述控制开关控制所述LED灯灭。

9.根据权利要求6所述的终端，其特征在于，所述第二前端模组包括：第二隔离模块、第二信号放大模块、第二调制解调模块以及第二转换模块，其中，

所述电源线上的信号经所述第二隔离模块隔离防护后耦合到所述第二信号放大模块，所述第二信号放大模块对从所述电源线上接收的信号进行放大，所述第二调制解调模块对放大后的信号进行解调，所述第二转换模块将解调后的信号进行模数转换及整形后传输至所述第二处理器进行处理并通过所述LED灯发射出去；

所述第二转换模块对所述第二处理器处理的需要发送的信号进行数模转换，所述第二调制解调模块将模数转换后的信号进行调制并传输至所述第二信号放大模块进行放大，所述第二隔离模块对放大后的信号经隔离防护和耦合后发送到所述电源线上进行传输。

10.一种可见光通信系统，其特征在于，所述可见光通信系统包括网络、网关、电源线、权利要求1-5任一项所述的接口适配器以及如权利要求6-9任一项所述的终端，其中，所述接口适配器通过所述网关连接所述网络，通过所述电源线连接所述终端，将网络接口数据转换为电源线传输接口数据以实现通信。