本發(fā)明涉及可見光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于載波通信芯片的可見光通信射頻上行通信系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的可見光通信系統(tǒng)中的上行通信方式有多種。

申請(qǐng)?zhí)枮?01420307885.5的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種光通信系統(tǒng)，采用可見光作為下行鏈路傳輸波段，采用紅外光作為上行鏈路傳輸波段，紅外通信有以下缺點(diǎn)：1、功率大時(shí)，會(huì)對(duì)人體造成傷害；2、紅外光發(fā)射的角度大時(shí)，傳輸?shù)木嚯x較短。

申請(qǐng)?zhí)枮?01310305979.9的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種室內(nèi)無線光告訴雙向通信系統(tǒng)，下行鏈路采用可見光通信，上行鏈路采用1550nm波段激光通信，激光通信有以下缺點(diǎn)：1、光束能量集中，對(duì)人體傷害大；2、激光光束直徑小，雖然傳輸距離長(zhǎng)，速度快，但是調(diào)整角度不變。

申請(qǐng)?zhí)枮?01380062869.2的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種用于使用可見光通信信令結(jié)合無線式無線電信令的通信方法和裝置，下行鏈路采用可見光通信，上行鏈路采用無線電信道傳送信號(hào)，無線電通信具有對(duì)聲音、文字、數(shù)據(jù)、圖像和視頻等傳輸質(zhì)量不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。

申請(qǐng)?zhí)枮?01420678907.9的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種室內(nèi)可見光通信上行鏈路，通過基站發(fā)射機(jī)與基站接收機(jī)實(shí)現(xiàn)上行鏈路，在室內(nèi)建立基站發(fā)射極和基站接收機(jī)，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高的缺點(diǎn)。

申請(qǐng)?zhí)枮?01110028567.6的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種基于電力線載波的LED可見光通信系統(tǒng)，下行鏈路包括PC發(fā)射端，PC發(fā)射端通過一電力線PLC調(diào)制器接入電力電網(wǎng)，并連接一FPGA編碼器，F(xiàn)PGA編碼器連接一LED發(fā)光裝置，上行鏈路與下行鏈路采用對(duì)稱配置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的基于載波通信芯片的可見光通信射頻上行通信系統(tǒng)及方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于載波通信芯片的可見光通信射頻上行通信系統(tǒng)，包含無線射頻發(fā)送電路、射頻發(fā)射天線、射頻接收天線、無線射頻接收電路、第一載波通信模塊、第二載波通信模塊，所述無線射頻發(fā)送電路與所述射頻發(fā)射天線電連接，所述射頻接收天線用于接收射頻發(fā)射天線發(fā)射的射頻信號(hào)，所述射頻接收天線與所述無線射頻接收電路電連接，所述無線射頻接收電路還與所述第一載波通信模塊電連接，所述無線射頻發(fā)送電路還與所述第二載波通信模塊電連接。

本發(fā)明的有益效果在于：通過第二載波通信模塊實(shí)現(xiàn)用戶終端設(shè)備與無線射頻發(fā)送電路之間的通信連接，通過無線射頻接收電路接收無線射頻發(fā)送電路發(fā)送的信號(hào)，通過第一載波通信模塊實(shí)現(xiàn)無線射頻接收電路與外部信號(hào)電路之間的通信連接，通過第二載波通信模塊控制無線射頻信號(hào)的發(fā)送，通過第一載波通信模塊控制無線射頻信號(hào)的接收，第一載波通信模塊和第二載波通信模塊自帶載波信號(hào)通信協(xié)議，使所述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。

一種基于載波通信芯片的可見光通信射頻上行通信方法，

S1用戶終端設(shè)備的信號(hào)進(jìn)入第二載波通信模塊；

S2第二載波通信模塊將接收到的用戶終端設(shè)備的信號(hào)轉(zhuǎn)換后輸送至無線射頻發(fā)送電路；

S3無線射頻發(fā)送電路將接收到的第二載波通信模塊的信號(hào)送入射頻發(fā)射天線；

S4射頻發(fā)射天線將接收到的無線射頻發(fā)送電路的信號(hào)發(fā)送出去；

S5射頻接收天線接收到射頻發(fā)射天線發(fā)送的信號(hào)，并輸送至無線射頻接收電路；

S6無線射頻接收電路將接收到的射頻接收天線的信號(hào)送入第一載波通信模塊；

S7第一載波通信模塊將接收到的無線射頻接收電路的信號(hào)轉(zhuǎn)換后送入外部信號(hào)電路。

本發(fā)明的有益效果在于：用戶終端設(shè)備的信號(hào)經(jīng)第二載波通信模塊轉(zhuǎn)換后到達(dá)無線射頻發(fā)送電路，無線射頻發(fā)送電路的信號(hào)經(jīng)射頻發(fā)送天線和射頻接收天線傳輸至無線射頻接收電路，通過第一載波通信模塊實(shí)現(xiàn)無線射頻接收電路與外部信號(hào)電路之間的通信連接，第一載波通信模塊和第二載波通信模塊自帶載波信號(hào)通信協(xié)議，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，數(shù)據(jù)處理速度快。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例一的基于載波通信芯片的可見光通信射頻上行通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明的實(shí)施例一的無線射頻發(fā)送電路與無線射頻接收到電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的實(shí)施例二的基于載波通信芯片的可見光通信射頻上行通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為本發(fā)明的實(shí)施例二的信號(hào)注入電路與LED供電線連接的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的實(shí)施例三的基于載波通信芯片的可見光通信射頻上行通信方法的流程圖；

圖6為本發(fā)明的實(shí)施例四的基于載波通信芯片的可見光下行通信方法的流程圖。

標(biāo)號(hào)說明：

1、射頻發(fā)射天線；2、無線射頻發(fā)送電路；3、射頻接收天線；4、無線射頻接收電路；5、第一載波通信模塊；6、第二載波通信模塊；7、信號(hào)注入電路；8、LED供電線；9、LED燈；10、可見光接收模塊；11、外部信號(hào)電路；12、用戶終端設(shè)備；

21、第一輸入線圈；22、第一輸出線圈；

41、第二輸入線圈；42、第二輸出線圈；

51、第一載波通信芯片；52、放大電路；

61、第二載波通信芯片；62、帶通濾波電路；

71、第三輸入線圈；72、第三輸出線圈。

具體實(shí)施方式

為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖予以說明。

本發(fā)明最關(guān)鍵的構(gòu)思在于：通過載波通信模塊對(duì)射頻上行通信進(jìn)行控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖4，本發(fā)明提供了一種基于載波通信芯片的可見光通信射頻上行通信系統(tǒng)，包含無線射頻發(fā)送電路2、射頻發(fā)射天線1、射頻接收天線3、無線射頻接收電路4、第一載波通信模塊5、第二載波通信模塊6，所述無線射頻發(fā)送電路2與所述射頻發(fā)射天線1電連接，所述射頻接收天線3用于接收射頻發(fā)射天線1發(fā)射的射頻信號(hào)，所述射頻接收天線3與所述無線射頻接收電路4電連接，所述無線射頻接收電路4還與所述第一載波通信模塊5電連接，所述無線射頻發(fā)送電路2還與所述第二載波通信模塊6電連接。

進(jìn)一步的，所述第一載波通信模塊5包括第一載波通信芯片51，所述第一載波通信芯片51與所述無線射頻接收電路4電連接，還與外部信號(hào)電路11連接。

由上述描述可知，第一載波通信芯片51中自帶載波信號(hào)通信協(xié)議，無線射頻接收電路4的信號(hào)經(jīng)第一載波通信芯片51進(jìn)行轉(zhuǎn)換后直接到達(dá)外部信號(hào)電路11，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

進(jìn)一步的，所述無線射頻發(fā)送電路2包括第一輸入線圈21和第一輸出線圈22，所述無線射頻接收電路4包括第二輸入線圈41和第二輸出線圈42，所述第一輸出線圈22一端與信號(hào)地端電連接，所述第二輸入線圈41一端與信號(hào)地端電連接。

由上述描述可知，無線射頻發(fā)送電路2的信號(hào)以差分信號(hào)的方式進(jìn)入第一輸入線圈21，并經(jīng)第一輸出線圈22轉(zhuǎn)化成單端信號(hào)的方式傳輸給第二輸入線圈41，第二輸出線圈42將第二輸入線圈41接收到的單端信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)輸出，第一輸出線圈22與第二輸入線圈41阻抗匹配，結(jié)構(gòu)合理。

進(jìn)一步的，還包括信號(hào)注入電路7、LED供電線8、LED燈9，所述信號(hào)注入電路7與所述LED供電線8連接，所述LED供電線8與所述LED燈9電連接，所述第一載波通信模塊5還包括放大電路52，所述第一載波通信芯片51通過所述放大電路52與所述信號(hào)注入電路7連接。

由上述描述可知，第一載波通信模塊5輸出的載波信號(hào)傳輸至信號(hào)注入電路7，信號(hào)注入電路7將接收到的載波信號(hào)注入至LED供電線8，然后到達(dá)LED燈9，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；第一載波通信芯片51輸出的信號(hào)經(jīng)放大電路52放大后到達(dá)信號(hào)注入電路7，信號(hào)傳輸質(zhì)量好，性能穩(wěn)定。

進(jìn)一步的，所述信號(hào)注入電路7包括第三輸入線圈71和第三輸出線圈72，所述信號(hào)注入電路7的第三輸入線圈71與所述第一載波通信模塊5電連接，所述信號(hào)注入電路7的第三輸出線圈72串聯(lián)在所述LED供電線8的負(fù)極。

由上述描述可知，第一載波通信模塊5輸出的高頻載波信號(hào)與第三輸入線圈71連接，第三輸出線圈72與LED供電線8的負(fù)極連接，高頻載波信號(hào)以差分信號(hào)的形式經(jīng)第三輸入線圈71和第三輸出線圈72轉(zhuǎn)換后到達(dá)LED供電線8的負(fù)極，第三輸入線圈71和第三輸出線圈72傳輸?shù)亩际歉哳l載波信號(hào)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，數(shù)據(jù)傳輸較為直接快速；第三輸入線圈71與第三輸出線圈72具有將第一載波通信模塊5與LED供電線8的電路隔離開來的作用，具有較強(qiáng)的防干擾能力，信號(hào)傳輸質(zhì)量穩(wěn)定。

進(jìn)一步的，還包括可見光接收模塊10，所述可見光接收模塊10用于接收所述LED燈9的光信號(hào)，所述可見光接收模塊10與所述第二載波通信模塊6電連接。

由上述描述可知，可見光接收模塊10用于接收LED燈9的光信號(hào)，可見光接收模塊10的信號(hào)經(jīng)第二載波通信模塊6轉(zhuǎn)換后到達(dá)用戶終端設(shè)備12，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，信號(hào)處理能力強(qiáng)，傳輸質(zhì)量穩(wěn)定。

進(jìn)一步的，所述第二載波通信模塊6包括第二載波通信芯片61，所述第二載波通信芯片61與所述無線射頻發(fā)送電路2電連接，還與用戶終端設(shè)備12連接。

由上述描述可知，第二載波通信芯片61中自帶載波信號(hào)通信協(xié)議用戶終端設(shè)備12的信號(hào)經(jīng)第一載波通信芯片51進(jìn)行轉(zhuǎn)換后直接到達(dá)無線射頻發(fā)送電路2，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

進(jìn)一步的，所述第二載波通信模塊6還包括帶通濾波電路62，所述可見光接收模塊10與所述帶通濾波電路62連接，所述帶通濾波電路62還與所述第二載波通信芯片61連接。

由上述描述可知，可將光接收模塊輸出的信號(hào)經(jīng)帶通濾波電路62濾波后傳輸至第二載波通信芯片61，抗干擾能力強(qiáng)，信號(hào)傳輸質(zhì)量穩(wěn)定。

進(jìn)一步的，所述第一載波通信芯片51為電力線載波通信芯片、同軸電纜載波通信芯片中的任意一種，所述第二載波通信芯片61為電力線載波通信芯片、同軸電纜載波通信芯片中的任意一種。

由上述描述可知，電力線載波通信芯片、同軸電纜載波通信芯片中包含AFE單元，可處理多種的載波信號(hào)，具有數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，數(shù)據(jù)處理快速的優(yōu)點(diǎn)，使所述第一載波通信模塊5和第二載波通信模塊6具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力及較快的數(shù)據(jù)處理速度，系統(tǒng)開發(fā)周期短。

請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖2，本發(fā)明的實(shí)施例一為：

一種基于載波通信芯片的可見光通信射頻上行通信系統(tǒng)，包含無線射頻發(fā)送電路2、射頻發(fā)射天線1、射頻接收天線3、無線射頻接收電路4、第一載波通信模塊5、第二載波通信模塊6，所述無線射頻發(fā)送電路2與所述射頻發(fā)射天線1電連接，所述射頻接收天線3用于接收射頻發(fā)射天線1發(fā)射的射頻信號(hào)，所述射頻接收天線3與所述無線射頻接收電路4電連接，所述無線射頻接收電路4還與所述第一載波通信模塊5電連接，所述無線射頻發(fā)送電路2還與所述第二載波通信模塊6電連接。

所述無線射頻發(fā)送電路2包括第一輸入線圈21和第一輸出線圈22，所述無線射頻接收電路4包括第二輸入線圈41和第二輸出線圈42，所述第一輸出線圈22一端與信號(hào)地端電連接，所述第二輸入線圈41一端與信號(hào)地端電連接。

請(qǐng)參照?qǐng)D3至圖4，本發(fā)明的實(shí)施例二為：

一種基于載波通信芯片的可見光通信射頻上行通信系統(tǒng)，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，還包括信號(hào)注入電路7、LED供電線8、LED燈9、可見光接收模塊10，所述第一載波通信模塊5包括一個(gè)的第一載波通信芯片51、放大電路52，所述第一載波通信芯片51與所述無線射頻接收電路4電連接，還與外部信號(hào)電路11連接，所述第二載波通信模塊6包括一個(gè)的第二載波通信芯片61、帶通濾波電路62，所述第二載波通信芯片61與所述無線射頻發(fā)送電路2電連接，還與用戶終端設(shè)備12連接。

所述信號(hào)注入電路7包括第三輸入線圈71和第三輸出線圈72，所述信號(hào)注入電路7的第三輸入線圈71與所述放大電路52的輸出端電連接，所述放大電路52的輸入端與所述第一載波通信模塊5的第一載波通信芯片51電連接，所述信號(hào)注入電路7的第三輸出線圈72串聯(lián)在所述LED供電線8的負(fù)極，所述可見光接收模塊10用于接收所述LED燈9的光信號(hào)，所述可見光接收模塊10通過所述帶通濾波電路62與所述第二載波通信芯片61連接。

所述外部信號(hào)電路11所接收的信號(hào)的傳輸介質(zhì)為同軸電纜、電力線、網(wǎng)線、電磁波、空氣、光纖中的任意一種，具體為：1、外部信號(hào)電路11所接收的信號(hào)若經(jīng)過網(wǎng)線傳輸，則外部信號(hào)電路11為網(wǎng)絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊（比如WIFI模塊），網(wǎng)絡(luò)信號(hào)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后通過以太網(wǎng)接口與第一載波通信模塊5連接；2、外部信號(hào)電路11所接收的信號(hào)若經(jīng)過電力線或者電磁波傳輸，則外部信號(hào)電路11為電力線通信模塊，電力線或者電磁波傳輸?shù)男盘?hào)經(jīng)過電力線通信模塊轉(zhuǎn)換后通過以太網(wǎng)接口與第一載波通信模塊5連接；3、外部信號(hào)電路11所接收的信號(hào)若經(jīng)過光纖傳輸，則外部信號(hào)電路11為光纖通信模塊，光纖傳輸?shù)男盘?hào)經(jīng)過光纖通信模塊轉(zhuǎn)換后通過以太網(wǎng)接口與第一載波通信模塊5連接；4、外部信號(hào)電路11所接收的信號(hào)若經(jīng)過同軸電纜傳輸，則外部信號(hào)電路11為同軸電纜通信模塊，同軸電纜傳輸?shù)男盘?hào)經(jīng)過同軸電纜通信模塊轉(zhuǎn)換后通過以太網(wǎng)接口與第一載波通信模塊5連接。

一種基于載波通信芯片的可見光通信射頻上行通信方法，所述方法為：

S1用戶終端設(shè)備的信號(hào)進(jìn)入第二載波通信模塊；

S2第二載波通信模塊將接收到的用戶終端設(shè)備的信號(hào)轉(zhuǎn)換后輸送至無線射頻發(fā)送電路；

S3無線射頻發(fā)送電路將接收到的第二載波通信模塊的信號(hào)送入射頻發(fā)射天線；

S4射頻發(fā)射天線將接收到的無線射頻發(fā)送電路的信號(hào)發(fā)送出去；

S5射頻接收天線接收到射頻發(fā)射天線發(fā)送的信號(hào)，并輸送至無線射頻接收電路；

S6無線射頻接收電路將接收到的射頻接收天線的信號(hào)送入第一載波通信模塊；

S7第一載波通信模塊將接收到的無線射頻接收電路的信號(hào)轉(zhuǎn)換后送入外部信號(hào)電路。

進(jìn)一步的，還包括可見光下行通信方法，具體為：

S8外部信號(hào)電路的信號(hào)進(jìn)入第一載波通信模塊；

S9第一載波通信模塊將外部信號(hào)電路的信號(hào)轉(zhuǎn)換后輸送至信號(hào)注入電路；

S10信號(hào)注入電路將接收到的第一載波通信模塊的信號(hào)輸送至LED供電線；

S11所述LED供電線將接收到的信號(hào)注入電路的信號(hào)送入LED燈；

S12所述LED燈將接收到的LED供電線的信號(hào)發(fā)送出去；

S13所述可見光接收模塊接收到LED燈發(fā)送的信號(hào)，并輸送至第二載波通信模塊；

S14第二載波通信模塊將接收到的可見光接收模塊的信號(hào)轉(zhuǎn)換后輸送至用戶終端設(shè)備。

由上述描述可知，外部信號(hào)電路的信號(hào)經(jīng)第一載波通信模塊轉(zhuǎn)換后經(jīng)信號(hào)注入電路到達(dá)LED供電線，進(jìn)而到達(dá)LED燈，LED燈發(fā)出的光信號(hào)經(jīng)可見光接收模塊接收，再經(jīng)第二載波通信模塊轉(zhuǎn)換后到達(dá)用戶終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)下行鏈路的可見光通信，數(shù)據(jù)傳輸速度快，傳輸質(zhì)量穩(wěn)定。

請(qǐng)參照?qǐng)D5，本發(fā)明的實(shí)施例三為：

一種基于載波通信芯片的可見光通信射頻上行通信方法，所述方法為：

S1用戶終端設(shè)備的信號(hào)進(jìn)入第二載波通信模塊；

S2第二載波通信模塊將接收到的用戶終端設(shè)備的信號(hào)轉(zhuǎn)換后輸送至無線射頻發(fā)送電路；

S3無線射頻發(fā)送電路將接收到的第二載波通信模塊的信號(hào)送入射頻發(fā)射天線；

S4射頻發(fā)射天線將接收到的無線射頻發(fā)送電路的信號(hào)發(fā)送出去；

S5射頻接收天線接收到射頻發(fā)射天線發(fā)送的信號(hào)，并輸送至無線射頻接收電路；

S6無線射頻接收電路將接收到的射頻接收天線的信號(hào)送入第一載波通信模塊；

S7第一載波通信模塊將接收到的無線射頻接收電路的信號(hào)轉(zhuǎn)換后送入外部信號(hào)電路。

請(qǐng)參照?qǐng)D6，本發(fā)明的實(shí)施例四為：

一種基于載波通信芯片的可見光通信射頻上行通信方法，在實(shí)施例三的基礎(chǔ)上，還包括可見光下行通信方法，具體為：

S8外部信號(hào)電路的信號(hào)進(jìn)入第一載波通信模塊；

S9第一載波通信模塊將外部信號(hào)電路的信號(hào)轉(zhuǎn)換后輸送至信號(hào)注入電路；

S10信號(hào)注入電路將接收到的第一載波通信模塊的信號(hào)輸送至LED供電線；

S11所述LED供電線將接收到的信號(hào)注入電路的信號(hào)送入LED燈；

S12所述LED燈將接收到的LED供電線的信號(hào)發(fā)送出去；

S13所述可見光接收模塊接收到LED燈發(fā)送的信號(hào)，并輸送至第二載波通信模塊；

S14第二載波通信模塊將接收到的可見光接收模塊的信號(hào)轉(zhuǎn)換后輸送至用戶終端設(shè)備。

綜上所述，本發(fā)明提供的基于載波通信芯片的可見光通信射頻上行通信系統(tǒng)及方法，上行鏈路通過無線射頻通信來實(shí)現(xiàn)，下行鏈路通過可見光通信來實(shí)現(xiàn)，所述系統(tǒng)的載波信號(hào)的調(diào)整或解調(diào)或轉(zhuǎn)換通過第一載波通信模塊5或第二載波通信模塊6來進(jìn)行，第一載波通信模塊5包含至少一個(gè)的第一載波通信芯片51，第二載波通信模塊6包含至少一個(gè)的第二載波通信芯片61，第一載波通信模塊5和第二載波通信模塊6均可處理多路的載波信號(hào)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，信號(hào)處理方法直接快速，信號(hào)傳輸質(zhì)量穩(wěn)定。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等同變換，或直接或間接運(yùn)用在相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。