[发明专利]一种室内可见光通信系统及其方法

权利要求书

1.一种室内可见光通信系统，包括：

可见光发射单元，其用于发射可见光，兼起照明和通信功能；

可见光接收单元，其用于接收可见光发射单元发射的可见光信号；

服务器，其通过Internet、Wi-Fi、USB、串口或电力线中的任何一种方式与所述可见光发射单元通信，向所述可见光发射单元发射输入数据及其格式和控制命令；

介质转换模块，用于将所述接收到的可见光信号转换为以太网帧数据格式；

终端设备，用来发送和接收数据，可以根据TCP/IP协议完成应用层数据与物理层比特流之间的相互转化；

其特征在于，所述可见光发射单元与所述可见光接收单元之间采用IEEE802.15.7标准协议进行通信。

2. 如权利要求1所述的室内可见光通信系统，其特征在于，所述可见光发射单元包括信道编码器、数字调制器、驱动电路和可见光光源；所述可见光接收单元包括光敏元件、调理电路、数字解调器和信道译码器；所述介质转换模块包括光电转换介质芯片，其用于将来自所述可见光接收单元的单极性非归零码（NRZ码）转换为双极性CMI码；所述输入数据的格式包括帧头、发射可见光的ID、功能服务类型、数据长度、功能服务数据、检纠错校验位以及帧尾，其中ID是所述可见光发射单元的地址，信息是一个32位二进制地址，由4个8位字段构成，每个字段之间用点号隔开，用于标识位于不同位置的可见光发射单元。

3. 如权利要求2所述的室内可见光通信系统，其特征在于，所述输入数据采用二进制形式，该二进制码流采用曼彻斯特编码方式，以防止由于二进制码“0”和“1”的交替而引发在发送信号时可见光的闪烁。

4. 如权利要求3所述的室内可见光通信系统，其特征在于，所述输入数据的二进制码流采用包括OOK、PPM、VPPM在内的任何一种调制方式。

5. 如权利要求2所述的室内可见光通信系统，其特征在于，所述光电转换介质芯片采用ICPLUS公司的IP113ALF芯片，该芯片具备电平极性转换功能，其从外部输入工作时钟信号，在其OSC1和X2引脚之间接入25MHz频率的晶振。

6. 如权利要求5所述的室内可见光通信系统，其特征在于，所述数字调制器采用采用OOK-RZ (On-Off Keying Return to Zero，开关键控一归零调制)与OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 正交频分复用)对编码信号进行调制；信道编码和调制均在FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)信号处理板上完成；解调和译码也是在一个FPGA处理板上进行；调制和解调电路使用的FPGA均为Altera公司的FPGA EP3CSSF484I7，其内部的调制解调时钟为100MHz。

7. 如权利要求5或6所述的室内可见光通信系统，其特征在于，控制所述可见光发射单元的可见光光源开关的信号为2FSK（Frequency Shift Keying 频移键控）信号，其基带信号速率为100bps, fl为800Hz,  f2为1000 Hz，所述可见光光源以f1和f2高频率闪烁；所述可见光接收单元的光敏元件为光电二极管，其响应速度高于f1和f2。

8. 如权利要求7所述的室内可见光通信系统，其特征在于，所述光电二极管是PIN光电二极管或雪崩光电二极管。

9. 如权利要求8所述的室内可见光通信系统，其特征在于，所述信道译码器包括高低位分离电路及译码运算电路，所述高低位分离电路用于将接收到的CMI码的高低位进行分离，所述译码运算电路用于对所述CMI码分离后的高低位进行同或运算；所述高低位分离电路设置有若干D触发器，所述D触发器设置有数据输入端D，时钟输入端CLK、反相置位端SD及数据输出端Q，输入的CMI码在时钟CP的作用下被各个D触发器锁存。

10. 一种室内可见光通信方法，基于上述权利要求1-9中任意一项所限定的一种可见光通信系统进行通信。