[发明专利]一种光通信方法及系统

说明书

本发明提供了一种光通信方法及系统。该光通信系统包括发射、信道传输和接收3部分。携带音频信息的原始数字信号解码恢复成模拟信号后，对LED进行光强度调制，进而将电信号转换为光信号发射到空间中。承载着音频数据的光信号在空间中传播，接收机采用光电转换元件获取这些信号。光电转换元件将接收到的光信号转换为电信号，经滤波处理后导入扬声器恢复为音乐。本发明在结构上更为简单，不采用聚光和反射等手段就可实现近3m的有效传输距离，通信距离和信噪比都较高。相比数字通信系统，省去了接收端的解调模块，成本低廉，更加小型化，对环境要求低，可应用于多种应用场景。

【技术领域】

涉及光通信技术领域，具体涉及一种应用于可见光通信的方法及系统。

【背景技术】

可见光通信VLC是指在无线通信领域使用肉眼不可见的高速光和暗闪光信号，例如荧光灯或可见光，来传输信息，基于LED的可见光通信广泛受到人们的关注。可见光通信是利用二极管LED发出光线强度的变化来传递信息与照明的技术。与当前使用的无线局域网通信相比，可见光通信系统可以使用普通的室内LED照明设备代替无线LAN本地局域基站来发射信号，它的通信速度可以达每秒几十兆比特到几百兆比特，未来的传输速度还可能会超过光纤通信。只要室内可见光可以照明，就可以使用发送和接收信号的专用计算机和移动信息终端，就可以长时间下载或者上传文字字符数据或者一些音频，该系统还具有安全性高的特点。当窗帘用于遮盖可见光时，信息就不会泄漏到外面，使用多台计算机也不会影响其通信速度。由于不使用无线电波通信，一些对电磁信号敏感的地方也可以自由使用该系统，比如学校，医院等，在军营和一些保密单位，保密性高，不需要WiFi信号，就可以使用LED可见光通信来访问互联网。

可见光通信技术一经问世就受到了广泛关注并迅猛发展，取得了一个又一个突破性的成果。但在可见光通信技术中，可见光信号的有效传输距离与设备的小型化设计是亟需解决的技术问题。

【发明内容】

为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提出了一种光通信方法及系统。

本申请所采用的技术方案如下：

一种光通信系统，该系统包括服务器、发射端以及接收端；

服务器，用于存储音乐文件，在播放时读取音乐文件并将文件通过UDP协议以数据流的方式发送给发射端；

发射端由主控芯片、以太网通信模块、音频解码模块和可见光调制电路组成，主控芯片与各模块间采用SPI通信；

接收端由可见光接收电路和喇叭组成，用于捕获空间中的可见光信号并将其中的信息转换为音频信号播放出来。

进一步的，所述主控芯片采用STM32芯片、以太网通信模块采用W5500芯片、音频解码模块采用VS1053芯片；

以太网通信模块连接发射端系统控制模块与服务器的网络接口，将来自服务器的数据经转换后送入系统控制模块；

主控芯片将数据写入音频解码模块以解码恢复为音频信号，经可见光调制电路后调制为可见光信号发射到空间中。

进一步的，所述音频解码模块是将MP3/AAC/WMA/MIDI格式的音频数据恢复成模拟信号；

可见光调制电路中包含了一个开关电路，通过控制它每秒数百万次闪烁，亮了表示1、灭了代表0，二进制的数据就被快速编码成灯光信号并进行了有效的传输，采用LWW5SM白光LED作为光源，并采用N沟道MOS管做为LED光源的驱动管，通过MOS管的导通和截止来控制LED的点亮和熄灭以实现了信号的发送。

进一步的，可见光接收电路的核心器件选用PIN光电二极管或APD二极管，若采用PIN光电二极管，则选用BPX65型光电二极管来接收可见光，将光信号转换为电信号。

进一步的，前级运放电路将接收到的光信号转换为电信号，再经过后级的高通滤波电路消除低频干扰，得到载有原始音频信息的电信号，将其输入到音响即可播放出音乐；