[发明专利]基于TCP/IP的可见光通信系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于可见光通信技术领域，具体涉及一种基于TCP/IP的可见光通信系统及方法。

背景技术

近年来，使用可见光的可见光通信系统已有了稳定的发展。已提出了采用LED照明光源作为光源的可见光通信系统。

还提出了一种可见光通信技术，在该技术中，通过采用以视觉上无法识别的高速度闪烁LED的光通信来高速传送信息。 

可见光通信系统采用比如AM（调幅）之类的调制方法作为通信方法，这是基于可见光亮度的变化的。特别地根据传送数据（数字信号串）来调制光源所发出的可见光，并将调制过的光作为可见光信号传送。

同时，在采用LED作为光源的通信方法中，通常采用光转化技术，利用荧光粉吸收LED芯片发出的较短波长的光如蓝光，激发出较长波长的光，通过激发荧光粉产生的光与原芯片发射光混合得到白光，并对白光进行调制。

在使用LED 作为光源的可见光通信系统中，可见效传送设备和接收设备的尺寸，并可减小功耗。因此，例如，作为使用移动终端的通信系统，这种通信系统是有益的。当要通过增加调制速率来实现高速通信时，由于例如LED 的响应特性，将难于实现这种高速通信。但通过在发送和接收设备中采用均衡技术，并在接收端窄带滤光，可以提高调制速度。

将发射设备和接收设备与基于TCP/IP的可见光通信网关有机连接，可见光通信网关采用嵌入式平台，在嵌入式系统上运行有TCP/IP应用层程序，该程序实现了数据从以太网接收信道编码到二进制数据转发的全过程。在接收端，PIN光电探测器的光电转换信号，该信号可直接由可见光通信网关接收处理，转换成信道编码发送到以太网。

目前没有发现国内有同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种基于TCP/IP的可见光通信系统及方法，具体的技术方案如下：

一种基于TCP/IP的可见光通信系统，包括发射机和接收机；

发射机包括依次连接的数字发射单元、光发射单元以及光发射组件；其中，光发射组件包括一发光LED，数字发射单元包括依次连接的发射以太网控制器、发射信号处理器以及D/A转换器，D/A转换器与光发射单元连接；

发射以太网控制器用于接收以太网数据，并将以太网数据转换为比特流，再将比特流发送给发射信号处理器；比特流中包含信道编码；发射信号处理器用于对比特流进行处理，将信道编码转换为二进制数据，并输出相应的数字信号；D/A转换器用于将数字信号转换为模拟信号并输出；光发射单元用于对模拟信号进行功率放大和偏置处理，输出一单极性功率信号给光发射组件；光发射组件用于根据单极性功率信号发射可见光；

接收机包括依次连接的光接收组件、光接收单元以及数字接收单元；其中，光接收组件包括一光电探测器，数字接收单元包括依次连接的A/D转换器、接收信号处理器以及接收以太网控制器，光接收单元与A/D转换器连接；

光接收组件用于接收可见光，并将可见光转换为模拟信号；光接收单元用于对模拟信号依次进行放大、滤波、放大和增益处理，并将处理后的模拟信号发送给A/D转换器；A/D转换器用于将模拟信号转换为数字信号并输出，该数字信号为二进制数据；接收信号处理器用于对数字信号进行处理，将二进制数据转换为信道编码，并输出相应的比特流；接收以太网控制器用于接收比特流，并将比特流转换为以太网数据并输出。

作为优化方案，发射信号处理器包括依次连接的发射帧处理模块、前端编码FIFO模块、编码模块、后端编码FIFO模块、添加同步序列模块以及NRZ码调制模块；其中，发射帧处理模块与发射以太网控制器连接，NRZ码调制模块与D/A转换器连接；

发射帧处理模块用于对比特流进行解MAC帧以及组建物理帧的处理，获取数据；前端编码FIFO模块用于采用先入先出的方式向编码模块发送数据；编码模块用于对数据进行编码；后端编码FIFO模块用于采用先入先出的方式输出经编码后的数据；添加同步序列模块用于对编码后的数据添加同步序列；NRZ码调制模块用于将数据调制成不归零码，输出数字信号。

作为优化方案，接收信号处理器包括依次连接的同步模块、解调和检测模块、前端解码FIFO模块、解码模块、后端解码FIFO模块以及接收帧处理模块；其中，同步模块以及解调和检测模块分别与A/D转换器连接，接收帧处理模块与接收以太网控制器连接；