專利名稱：一種基于電力線和可見光的通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力線通信與可見光通信領(lǐng)域，具體涉及一種電力線與可見光相結(jié)合的通信方案，即通過電力 線進行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸，并結(jié)合已有的LED照明設(shè)備進行通信的方法。
背景技術(shù)：
自20世紀(jì)60年代初應(yīng)用半導(dǎo)體PN結(jié)發(fā)光源原理制成LED(light emittingdiode)以來，LED以其固有的特點如低功耗，壽命長，耐震動，響應(yīng)速度快，冷光源等，廣泛應(yīng)用于指示燈，信號燈，顯示屏，景觀照明等領(lǐng)域，近年來隨著大功率白光LED的成功開發(fā)使得LED光源在照明的同時也可用來通信?？梢姽馔ㄐ偶夹g(shù)是在白光LED技術(shù)上發(fā)展起來的無線通信技術(shù)，由于其無電磁污染，無需申請頻譜，對人眼無害等優(yōu)點成為研究的焦點。但可見光通信由于受到環(huán)境因素、信道衰落以及調(diào)制方式等因素的影響，傳輸距離一直受到局限。電力載波通信PLC(Power Line Communication)是電力系統(tǒng)特有的通信方式。它是利用現(xiàn)有電力線，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號進行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。近年來PLC技術(shù)在遠(yuǎn)程抄表上有著廣泛的應(yīng)用。隨著數(shù)字家庭和智能樓宇的廣泛應(yīng)用，PLC技術(shù)也備受重視，它不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)就可以進行數(shù)據(jù)傳送，使得PLC在智能家居系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。公共廣播系統(tǒng)簡稱PAS (Public Address System),是專為公共場所提供廣播、消防報警及背景音樂的專業(yè)設(shè)備，廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、車站、機場、碼頭、商場、學(xué)校、賓館、大樓、旅游景點、部隊營房等。其特點為服務(wù)區(qū)域大，傳輸距離遠(yuǎn)。原有的系統(tǒng)采用定電壓傳輸方式，布線耗材大，系統(tǒng)維護不方便，分區(qū)組網(wǎng)方式不靈活。本發(fā)明設(shè)計的方法充分利用當(dāng)前低壓電力線載波通信和可見光通信優(yōu)點，無需另外架設(shè)通信線路，也不占用現(xiàn)有的通訊頻率資源，成本低，分區(qū)維護方便。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提出一種將電力線與可見光相結(jié)合的通信方案，充分利用了電力載波通信和可見光通信的技術(shù)優(yōu)勢。遠(yuǎn)程信息通過電力線載波信號傳輸?shù)绞覂?nèi)，再利用室內(nèi)已有的LED照明設(shè)備進行無電磁輻射的可見光通信，完成信息的傳輸。本發(fā)明具體涉及一種基于低壓電力線與室內(nèi)LED照明設(shè)備的公共廣播系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種基于電力線和可見光的通信系統(tǒng)由電力載波通信部分和可見光通信部分組成，其中耦合轉(zhuǎn)接單元是電力載波通信和可見光通信的公共部分；所述的電力載波通信部分包括信號預(yù)處理、微控制器、PLC調(diào)制芯片、功率放大電路、電力線接口、220V電力線傳輸通道以及耦合轉(zhuǎn)接單元；所述的可見光通信部分包括耦合轉(zhuǎn)接單元、LED光源、光電探測接器、前置放大電路、濾波電路、主放大器、信號還原處理電路。所述的電力線載波通信芯片采用基于擴頻通信方式的芯片SSCP300，其通信速率達到10kbps。所述的耦合轉(zhuǎn)接模塊包括電力線接口、接收濾波、PLC解調(diào)芯片，微控制器、LED驅(qū)動電路。所述的LED驅(qū)動電路采用高速快脈沖驅(qū)動。本發(fā)明的有益效果(I)本發(fā)明設(shè)計的方案擴展了可見光通信的應(yīng)用，通過電力線將遠(yuǎn)程信息傳送到LED設(shè)備，只要存在LED設(shè)備的地方都可通過發(fā)送端和接收終端進行信息交換。(2)本發(fā)明具體應(yīng)用的公共廣播系統(tǒng)無需另外架設(shè)通信線路，不占用現(xiàn)有的通訊頻率資源，成本低，分區(qū)維護方便，應(yīng)用前景廣闊。


圖I是本發(fā)明提供的一種基于電力線和可見光通信系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明提供的一種基于電力線和可見光通信系統(tǒng)的電力載波通信部分框圖；圖3是本發(fā)明提供的一種基于電力線和可見光通信系統(tǒng)的耦合轉(zhuǎn)接單元框圖； 圖4是本發(fā)明提供的一種基于電力線和可見光通信系統(tǒng)的可見光通信部分框具體實施例方式請參閱圖1，本發(fā)明包括電力載波通信部分和可見光通信部分。電力載波通信部分信號發(fā)送端的PLC調(diào)制單元應(yīng)設(shè)在待發(fā)送信息的一端，信號先經(jīng)過預(yù)處理，微控制器接收處理后的信號并控制電力載波調(diào)制芯片將信號線性調(diào)頻后，轉(zhuǎn)換成擴頻載波信號，由放大電路進行功率放大，再經(jīng)電力線接口耦合至220V電力線；耦合轉(zhuǎn)接單元是電力載波通信和可見光通信的公共部分，應(yīng)安裝在靠近LED燈的一端，接收電力載波信號傳送至微控制器并控制LED驅(qū)動電路將信號耦合在LED光源上；可見光通信部分的接收端可以是移動或固定的光電探測接收設(shè)備。請參閱圖2，本發(fā)明所述的基于電力線和可見光通信系統(tǒng)的電力載波通信部分包括信號輸入、信號預(yù)處理、微控制器、電力載波調(diào)制芯片、功率放大電路、電力線接口、220V電力線傳輸通道以及耦合轉(zhuǎn)接單元。輸入信號可以使是語音信號、圖像信號、文件信號等模擬或數(shù)字信號。輸入信號經(jīng)過放大、編碼等預(yù)處理后傳送至微控制器，微控制器接收數(shù)據(jù)并控制電力載波芯片將信號線性調(diào)頻，轉(zhuǎn)換成擴頻載波信號，由放大電路進行功率放大，再經(jīng)電力線接口耦合至220V電力線。在電力線的進戶端連接耦合轉(zhuǎn)接模塊，將信號調(diào)制到照明光源上進行二次傳輸。請參閱圖3，本發(fā)明所述的耦合轉(zhuǎn)接單元包括電力線接口、接收濾波、PLC解調(diào)芯片，微控制器、LED驅(qū)動電路。耦合轉(zhuǎn)接單元安裝在靠近LED照明光源的一端，通過電力線接口將電力載波信號耦合到接收端經(jīng)過放大處理后傳送至PLC解調(diào)芯片由微控制器控制接收已解調(diào)的信號并控制LED的驅(qū)動電路，將信號調(diào)制到LED照明光源上。請參閱圖4，本發(fā)明所述的基于電力線和可見光通信系統(tǒng)的可見光通信部分包括耦合轉(zhuǎn)接單元、LED光源、光電探測接器、前置放大電路、濾波電路、主放大器、信號的還原處理以及信號的輸出。經(jīng)耦合轉(zhuǎn)接模塊將接收到的信號調(diào)制LED燈上，接收端的光電探測器將檢測到的光信號轉(zhuǎn)換成微弱的電信號，經(jīng)過前置放大電路、濾波電路將信號傳送至主放大器放大后進入信號還原電路，最后輸出信號。綜上所述，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，并不用于限制本發(fā)明；凡基于上述基本思路，不脫離本創(chuàng)作精神和范圍內(nèi)所做的各種改動和修飾，均包含在本發(fā)明所公開保護的范圍內(nèi)。權(quán)利要求
1.一種基于電力線和可見光的通信系統(tǒng)，其特征在于，該通信系統(tǒng)由電力載波通信部分和可見光通信部分組成，其中耦合轉(zhuǎn)接單元是電力載波通信和可見光通信的公共部分；所述的電力載波通信部分包括信號預(yù)處理、微控制器、PLC調(diào)制芯片、功率放大電路、電力線接口、220V電力線傳輸通道以及耦合轉(zhuǎn)接單元；所述的可見光通信部分包括耦合轉(zhuǎn)接單元、LED光源、光電探測接器、前置放大電路、濾波電路、主放大器、信號還原處理電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于電力線和可見光的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的電力線載波通信芯片采用基于擴頻通信方式的芯片SSCP300，其通信速率達到10kbps。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于電力線和可見光的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的耦合轉(zhuǎn)接單元包括電力線接口、接收濾波、PLC解調(diào)芯片，微控制器、LED驅(qū)動電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于電力線和可見光的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的LED驅(qū)動電路采用高速快脈沖驅(qū)動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于電力線和可見光的通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電力載波通信部分和可見光通信部分，其中耦合轉(zhuǎn)接單元是電力載波通信和可見光通信的公共部分。所述的電力載波通信部分包括信號輸入、信號預(yù)處理、微控制器、電力載波調(diào)制芯片、功率放大電路、電力線接口、220V電力線傳輸通道以及耦合轉(zhuǎn)接單元。所述的可見光通信部分包括耦合轉(zhuǎn)接單元、LED光源、光電探測接器、前置放大電路、濾波電路、主放大器、信號的還原處理以及信號的輸出。該系統(tǒng)利用已有的線路和設(shè)備組成通信網(wǎng)絡(luò)，不占用現(xiàn)有的通信頻譜資源，成本低，維護方便，可用在智能樓宇控制網(wǎng)絡(luò)，智能家居控制網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)程LED路燈智能控制網(wǎng)絡(luò)，以及遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中。
文檔編號H04B3/54GK102752025SQ20121025610
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者劉慧芳, 王寧, 王巍, 王秋平 申請人:天津工大瑞工光電技術(shù)有限公司