[发明专利]基于可见光和太阳能板的通信系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，具体是涉及一种基于可见光和太阳 能板的通信系统及方法。

背景技术

LED(LightEmittingDiode，发光二极管)被称为第四代照明光 源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，已被广泛 用于指示和照明。LED作为半导体光源，易于实现高速调制，基于 LED的可见光通信技术近年来日益成熟，可见光波段用作光载波可 实现高速的无线通信，因此可在近距离同时实现照明和信息传输。但 是，现有的可见光通信系统中，一般采用光电探测器作为信号接收设 备，成本很高，导致产业化应用受限，尤其是传感控制、智能家居等 物联网环境的应用受限。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种基于 可见光和太阳能板的通信系统及方法，基于低成本硬件，实现了能耗 极低的通信，适用于传感控制、智能家居等物联网环境。

本发明提供一种基于可见光和太阳能板的通信系统，该系统包 括信号发送端和信号接收端，所述信号发送端包括信号编码单元和 LED灯，信号编码单元对待发送数字信号进行编码和调制，得到适 合可见光信道传输的电信号；LED灯将电信号变成可见光信号发出； 信号接收端包括太阳能板、放大器、滤波器、模数转换器、升压稳压 电路，放大器、升压稳压电路均与太阳能板相连，放大器、滤波器、 模数转换器顺次相连，其中，太阳能板对准可见光方向，将接收到的 可见光信号转化成电信号，同时回收部分能量；放大器将电信号放大， 滤波器滤除电信号中的部分高频信号，输出模拟信号，模数转换器对 模拟信号进行模数转换，恢复出数字信号；太阳能板还将光能转化为 电能，升压稳压电路将太阳能板输出的低电压变成稳定的直流电压。

在上述技术方案的基础上，所述信号发送端还包括放大器、偏 置电源，信号编码单元、放大器、偏置电源和LED灯顺次相连，放 大器对电信号进行放大；偏置电源将放大后的电信号叠加在一个直流 的偏置电压上输出。

在上述技术方案的基础上，所述信号接收端还包括充电单元， 充电单元与升压稳压电路相连，充电单元将过剩的电量存储起来。

本发明还提供一种基于可见光和太阳能板的通信方法，包括以下 步骤：

A、对待发送数字信号进行编码和调制，得到适合可见光信道传 输的电信号；

B、LED灯将电信号变成可见光信号发出；

C、太阳能板对准可见光方向，将接收到的可见光信号转化成电 信号，同时回收部分能量；将电信号放大，滤除电信号中的部分高频 信号，进行模数转换，恢复出数字信号；太阳能板还将光能转化为电 能，升压稳压电路将太阳能板输出的低电压变成稳定的直流电压。

在上述技术方案的基础上，步骤A与步骤B之间还包括以下步 骤：对适合可见光信道传输的电信号进行放大；将放大后的电信号叠 加在一个直流的偏置电压上输出。

在上述技术方案的基础上，步骤C之后还包括以下步骤：将过 剩的电量存储起来。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明利用太阳能板同时接收信号和能量的特点，通过LED灯 和太阳能板实现单方向的数字通信，信号发送端通过LED灯发送可 见光信息，信号接收端通过太阳能板探测到可见光信息，同时接收可 见光的能量用于电路工作，信号接收端的能耗极低，且硬件实现简单， 结构紧凑，成本很低。因此，本发明基于低成本硬件，实现了能耗极 低的通信，适用于传感控制、智能家居等物联网环境。

附图说明

图1是本发明实施例1中基于可见光和太阳能板的通信系统的结 构框图。

图2是本发明实施例2中基于可见光和太阳能板的通信系统的结 构框图。

图3是本发明实施例3中基于可见光和太阳能板的通信系统的结 构框图。

图4是本发明实施例4中基于可见光和太阳能板的通信系统的结 构框图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1