[发明专利]一种可见光通信与能量收集系统

说明书

本发明公开了一种可见光通信与能量收集系统，涉及可见光通信与能量收集领域，其中，系统包含发射装置和接收装置，发射装置包含依次连接的FPGA调制模块、预均衡模块、LED阵列驱动模块；接收装置包含并行关系的信息接收模块和能量接收模块，其中信息接收模块包含依次连接的光电探测器、后均衡模块、FPGA解调模块，能量接收模块包含依次连接的硅光电池、能量收集模块和能量管理模块；本发明收发两端设计的均衡电路模块结构简单，降低系统复杂度与设计成本的同时可以显著提高收发装置的调制带宽；系统接收装置在接收光信号的同时可以收集信号光与环境光的能量，通过能量管理模块合理分配能量资源，最终实现系统能量自给。

技术领域

本发明涉及可见光通信领域，尤其涉及一种可见光通信与能量收集系统。

背景技术

目前，无线通信技术受到载波频率和物理带宽限制，人们迫切寻求一种新的无线通信技术。为了满足未来无线通信的需求，传输速率更快带宽更高的光通信技术便应运而生。作为未来无线传输额外补充的通信方式，可见光通信（Visible Light Communication,VLC）是一种可同时兼顾“照明和通信”的无线通信技术，具有频谱资源丰富、低功耗等诸多优点。

VLC采用发光二极管（Light-Emitting Diode, LED）作为光源，具有高亮度、低功耗、寿命长等诸多优点，同时可以将电信号通过调制技术加载在可见光上进行传输，但是LED自身的窄带特性影响VLC系统调制带宽。为了解决这一问题，可采用硬件均衡技术。硬件均衡技术作为提升VLC系统带宽的一种有效方法，在设计过程中存在复杂度与成本过高的问题，如：“T”型均衡器、多谐振均衡器，还存在拓扑结构复杂、灵活度低的问题，这些问题严重限制了VLC的发展。

在传统无线通信中，常常采用能量收集技术将微弱的射频信号能量转换为电能量，并为小型基站、中继节点供能，实现无线通信系统的能量复用。VLC发展理念是“绿色、节能”，在VLC系统中除了拥有丰富的频谱资源外，LED本身就是一种能量源，将LED发出的光能转换电能为可见光通信设备供能，则可以实现照明、通信与能量复用。如何设计新的可见光通信系统，兼顾“照明、通信、能量复用”，充分体现绿色通信的方式是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提出一种可见光通信与能量收集系统，旨在解决因器件不匹配和非线性而导致系统带宽较低的问题，大幅提高系统调制带宽和传输速率，降低系统设计的成本和制作复杂度，利于可见光通信的推广；同时，设计的能量接收装置可以将接收到的光能充分转换为电能为系统运行提供能量，整个通信系统兼顾“照明、通信、能量复用”三重供能，充分体现“绿色、节能、循环”的通信思想。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种可见光通信与能量收集系统，包含系统发射装置和接收装置；

所述可见光通信发射装置用于发射调制信号，包含依次连接的FPGA调制模块、数模转换模块、预均衡模块、LED驱动模块、LED光源阵列；

所述接收装置，用于接收发射装置传输的信号和光能量，包含并行关系的通信接收模块和能量接收模块。

其有益效果是信息的接收和能量的接收分两路并行同时接收，互不干扰。

所述通信接收模块，用于接收发射模块发送的加载在可见光上的调制信号，包括依次连接的PIN光电探测器阵列、光电转换模块、后均衡模块、模数转换模块、FPGA解调模块；

所述能量接收模块，用于接收发射模块发送的信号光与环境光能量，实现系统能量自给，包含依次连接的硅光电池组件、能量收集模块、能量管理模块、储能电池。