一種基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置，包括以太網(wǎng)接口電路、FPGA控制單元、發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊、接收機(jī)電信號(hào)處理模塊、LED光源、光電二極管以及電源模塊。其中，發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊和接收機(jī)電信號(hào)處理模塊共用FPGA控制單元及以太網(wǎng)接口電路。該裝置通過將原本的可見光通信的發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備集成在一個(gè)裝置中，使其可以同時(shí)進(jìn)行可見光信號(hào)的發(fā)送和接收。同時(shí)該裝置充分利用了設(shè)備中的FPGA控制單元及以太網(wǎng)接口電路的雙向通信的功能，有效減少了設(shè)備的體積。本發(fā)明的基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置相比以往使用收、發(fā)兩臺(tái)設(shè)備進(jìn)行可見光通信的方式，使用過程中更加便捷。
【專利說明】-種基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可見光通信設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于以太網(wǎng)的可見光通信收 發(fā)一體化裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著LED工業(yè)的迅速發(fā)展，基于LED照明設(shè)備的可見光通信技術(shù)正處于即將產(chǎn)業(yè) 化的大好時(shí)機(jī)。以LED光源為主體的"綠色照明"具有保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源的特點(diǎn)，且LED具 有使用電壓低、功耗低、壽命長(zhǎng)、易于小型化等對(duì)現(xiàn)代社會(huì)及其有益的諸多效果，符合人類 社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的理念。
[0003] 利用發(fā)光二極管（LED)將電能轉(zhuǎn)換為光能，發(fā)出肉眼看不到的高速明暗閃爍信號(hào) 來傳輸信息，只需將高速因特網(wǎng)的電線裝置連接在照明裝置上，插入電源插頭即可使用。與 目前的無線局域網(wǎng)（WLAN)相比，可見光通信具有通信速度快(未來傳輸速度可能超過光纖 通信)、安全性高(窗簾及墻壁等遮住光線即可防止信息外泄)、使用多臺(tái)設(shè)備不影響通信速 度，在一些特殊的空間環(huán)境中，如醫(yī)院中和飛機(jī)上也可使用，而不會(huì)干擾其他重要的電子儀 器等優(yōu)點(diǎn)，因此可見光通信在未來擁有很大的市場(chǎng)空間。
[0004] 但目前的可見光通信設(shè)備主要集中于研制可見光通信發(fā)送設(shè)備，或者可見光通信 接收設(shè)備，而并未實(shí)現(xiàn)收發(fā)一體的可見光雙工通信設(shè)備，即實(shí)現(xiàn)用戶設(shè)備通過可見光與互 聯(lián)網(wǎng)的信息交互仍需進(jìn)一步解決。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置，以解決將 現(xiàn)有的可見光通信設(shè)備的發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備集成為收發(fā)一體的裝置的問題。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置，以解 決現(xiàn)有的可見光通信設(shè)備僅能進(jìn)行單工通信的問題。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置， 包括以太網(wǎng)接口電路、FPGA控制單元、發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊、接收機(jī)電信號(hào)處理模塊、LED 光源、光電二極管以及電源模塊；所述電源模塊分別為所述FPGA控制單元、以太網(wǎng)接口電 路、發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊和接收機(jī)電信號(hào)處理模塊提供電源；其中： 該裝置發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，所述FPGA控制單元通過所述以太網(wǎng)接口電路接收計(jì)算機(jī)傳輸?shù)?數(shù)據(jù)流后，將數(shù)據(jù)流處理為數(shù)字電信號(hào)傳輸給所述發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊，所述發(fā)射機(jī)電 信號(hào)處理模塊將數(shù)字電信號(hào)處理后加載在所述LED光源上輸出； 該裝置接收數(shù)據(jù)時(shí)，所述光電二極管接收光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)傳輸給所述接收機(jī) 電信號(hào)處理模塊，由所述接收機(jī)電信號(hào)處理模塊將電流信號(hào)處理成數(shù)據(jù)電信號(hào)發(fā)送給所述 FPGA控制單元，所述FPGA控制單元將接收到的數(shù)據(jù)電信號(hào)處理為數(shù)據(jù)流，并通過所述以太 網(wǎng)接口電路將處理后的數(shù)據(jù)流傳輸給計(jì)算機(jī)。
[0008] 較佳地，所述FPGA控制單元通過所述以太網(wǎng)接口電路接收計(jì)算機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流， 將數(shù)據(jù)流進(jìn)行解MAC幀、組建物理幀以及編碼處理成為數(shù)字電信號(hào)后，發(fā)送給所述發(fā)射機(jī) 電信號(hào)處理模塊。
[0009] 較佳地，所述發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊包括發(fā)射機(jī)前端模擬電路模塊以及直流偏壓 器模塊；所述發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊接收到所述數(shù)字電信號(hào)后，經(jīng)過所述發(fā)射機(jī)前端模擬 電路模塊處理成為放大的電信號(hào)，放大的電信號(hào)經(jīng)過直流偏壓器模塊進(jìn)行偏壓處理輸出偏 壓的電信號(hào)。
[0010] 較佳地，所述偏壓的電信號(hào)直接加載在所述LED光源上，由所述LED光源將偏壓的 電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)輸出。
[0011] 較佳地，所述發(fā)射機(jī)前端模擬電路模塊包括輸入級(jí)網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配電路、小型功率 放大電路、中間級(jí)阻抗匹配電路、中型功率放大電路、輸出級(jí)網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配電路及一電容 器；數(shù)字電信號(hào)經(jīng)所述輸入級(jí)網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配電路進(jìn)行輸入匹配處理后輸入至所述小型功率 放大電路進(jìn)行一次放大，一次放大后的信號(hào)輸入至所述中間級(jí)阻抗匹配電路進(jìn)行中間匹配 處理，中間匹配處理后的信號(hào)輸入至所述中型功率放大電路進(jìn)行二次放大，二次放大后的 信號(hào)輸入至所述輸出級(jí)網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配電路進(jìn)行輸出匹配處理，輸出匹配處理后的電信號(hào)經(jīng) 所述電容濾波器進(jìn)行濾直流處理，濾直流處理后輸出所述放大的電信號(hào)。
[0012] 較佳地，所述直流偏壓器模塊包含一電容、一電感及一可調(diào)節(jié)恒流源；所述發(fā)射機(jī) 前端模擬電路模塊處理后的放大的電信號(hào)輸入所述電容，經(jīng)所述電容濾直流后輸出濾直流 的交流電信號(hào)，所述可調(diào)節(jié)恒流源輸出的直流信號(hào)經(jīng)過所述電感濾交流后輸出濾交流的直 流信號(hào)，所述濾直流的交流電信號(hào)與所述濾交流的直流信號(hào)疊加，疊加后的信號(hào)即為所述 偏壓的電信號(hào)，并輸出該偏壓的電信號(hào)。
[0013] 較佳地，所述光電二極管探測(cè)空間中的光信號(hào)，并將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào) 發(fā)送到所述接收機(jī)電信號(hào)處理模塊。
[0014] 較佳地，所述接收機(jī)電信號(hào)處理模塊包括跨阻放大器、電容濾波器、高增益放大 器、均衡電路、時(shí)鐘恢復(fù)電路、比較電路和電平轉(zhuǎn)換電路；所述接收機(jī)電信號(hào)處理模塊接收 來自所述光電二極管的電流信號(hào)，所述電流信號(hào)輸入至所述跨阻放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后 輸出，所述電壓信號(hào)輸入至電容濾波器進(jìn)行濾直流處理后輸出一濾直流的電壓信號(hào)，所述 濾直流的電壓信號(hào)輸入至所述第一高增益放大器進(jìn)行一次放大后輸出一次放大的電信號(hào)， 一次放大的電信號(hào)輸入至所述均衡電路進(jìn)行擴(kuò)頻處理后輸出擴(kuò)頻信號(hào)，所述擴(kuò)頻信號(hào)輸入 至所述第二高增益放大器進(jìn)行二次放大后輸出二次放大的電信號(hào)，二次放大的電信號(hào)輸入 至所述時(shí)鐘恢復(fù)電路進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)后輸出時(shí)鐘恢復(fù)的電信號(hào)，時(shí)鐘恢復(fù)的電信號(hào)輸入至所 述比較電路進(jìn)行判決得到判決信號(hào)，所述判決信號(hào)輸入至所述電平轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行幅值調(diào)整 處理后輸出數(shù)字電信號(hào)，并將該數(shù)字電信號(hào)發(fā)送到所述FPGA控制單元。
[0015] 較佳地，所述FPGA控制單元接收數(shù)字電信號(hào)并進(jìn)行解碼、解幀處理成數(shù)據(jù)流后發(fā) 送給所述以太網(wǎng)接口電路，所述以太網(wǎng)接口電路將數(shù)據(jù)流發(fā)送到計(jì)算機(jī)。
[0016] 較佳地，所述電源模塊用于分別為所述FPGA控制單元、以太網(wǎng)接口電路、發(fā)射機(jī) 電信號(hào)處理模塊和接收機(jī)電信號(hào)處理模塊提供所需的穩(wěn)定電源。
[0017] 較佳地，所述發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊和接收機(jī)電信號(hào)處理模塊共同使用所述的 FPGA控制單元及以太網(wǎng)接口電路。
[0018] 本發(fā)明提供的基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置，通過將原本的可見光通 信的發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備集成在一個(gè)裝置中，使其既可以進(jìn)行可見光信號(hào)的發(fā)送又能進(jìn)行 可見光信號(hào)的接收，改變了以往可見光通信設(shè)備僅能進(jìn)行單工通信的問題。而發(fā)射機(jī)電信 號(hào)處理模塊和接收機(jī)電信號(hào)處理模塊共用FPGA控制單元及以太網(wǎng)接口電路的方式，既充 分利用了設(shè)備中的FPGA控制單元及以太網(wǎng)接口電路的雙向通信的功能，又有效減少了設(shè) 備的體積。本發(fā)明的基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置相比以往使用收、發(fā)兩臺(tái)設(shè) 備進(jìn)行可見光通信的方式，使用過程中更加便捷。
[0019]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明的基于以太網(wǎng)的可見光通信（VLC)收發(fā)一體化裝置總體結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本發(fā)明裝置發(fā)送信號(hào)過程示意圖； 圖3為本發(fā)明裝置的發(fā)射機(jī)前端模擬電路模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖； 圖4為本發(fā)明裝置實(shí)施例的一種可調(diào)節(jié)恒流源模塊示意圖； 圖5為本發(fā)明裝置接收信號(hào)過程示意圖； 圖6為本發(fā)明裝置的接收機(jī)前端模擬電路模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 為更好地說明本發(fā)明，現(xiàn)結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明，具體 如下： 如圖1所示，本發(fā)明提供的基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置包括：以太網(wǎng)接 口電路、FPGA控制單元、發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊、接收機(jī)電信號(hào)處理模塊、LED光源、光電二 極管以及電源模塊。其中，該裝置發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，F(xiàn)PGA控制單元通過以太網(wǎng)接口電路接收計(jì) 算機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流后，將數(shù)據(jù)流處理為數(shù)字電信號(hào)傳輸給發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊，發(fā)射機(jī) 電信號(hào)處理模塊將數(shù)字電信號(hào)處理后加載在LED光源上輸出。該裝置接收數(shù)據(jù)時(shí)，光電二 極管接收光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)輸入接收機(jī)電信號(hào)處理模塊，由接收機(jī)電信號(hào)處理模塊 將電流信號(hào)處理成數(shù)據(jù)電信號(hào)發(fā)送給FPGA控制單元模塊進(jìn)行處理，F(xiàn)PGA控制單元模塊通 過以太網(wǎng)接口電路模塊將處理后的數(shù)據(jù)流傳輸給計(jì)算機(jī)。
[0022] 市電直接加載在電源模塊上，由電源模塊分別經(jīng)過四個(gè)電壓模塊將電源提供給以 太網(wǎng)接口電路、FPGA控制單元、發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊及接收機(jī)電信號(hào)處理模塊。
[0023] 本實(shí)施例所提供裝置將可見光通信的收、發(fā)設(shè)備進(jìn)行一體化處理，將可見光通信 收、發(fā)設(shè)備集成在同一個(gè)裝置中，使得原本只能進(jìn)行單工通信的光通信設(shè)備可以進(jìn)行雙工 通信，擴(kuò)展了設(shè)備的使用功能，并減小了原本兩臺(tái)設(shè)備的體積。
[0024] 優(yōu)選地，如圖2所示，利用本發(fā)明裝置發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先由網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)將待傳 遞的信息的數(shù)據(jù)流發(fā)送給以太網(wǎng)接口電路，由以太網(wǎng)接口電路將數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)給FPGA控制 單元。FPGA控制單元先將接收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行解MAC幀處理，并重新組建物理幀為光通信 做好準(zhǔn)備；隨后進(jìn)行編碼處理，具體為將以太網(wǎng)中的曼徹斯特差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合光信號(hào) 傳輸?shù)姆菤w零碼NRZ;通過以上步驟將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流處理為數(shù)字電信號(hào)并將處理 好的數(shù)字電信號(hào)發(fā)送給發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊。
[0025] 如圖2虛線框中所示，發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊包括發(fā)射機(jī)前端模擬電路模塊以及 直流偏壓器模塊。發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊接收到數(shù)字電信號(hào)后，通過發(fā)射機(jī)前端模擬電路 模塊將數(shù)字電信號(hào)處理成為放大的電信號(hào)，該放大的電信號(hào)再經(jīng)過直流偏壓器模塊進(jìn)行偏 壓處理輸出偏壓的電信號(hào)。偏壓處理主要是將原有的交流電信號(hào)與一直流電信號(hào)疊加，以 避免直接將交流電信號(hào)加載在LED光源后輸出的光有明暗變化，并保證LED光源輸出的LED 光具備足夠的亮度，便于光信號(hào)的傳輸，又不影響LED光本身的照明效果。偏壓處理后的電 信號(hào)直接加載在LED光源上，由LED光源將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)輸出。
[0026] 優(yōu)選地，發(fā)射機(jī)前端模擬電路模塊包括輸入級(jí)網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配電路、小型功率放大 電路、中間級(jí)阻抗匹配電路、中型功率放大電路、輸出級(jí)網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配電路及一電容濾波 器，如圖3所示。在數(shù)字電信號(hào)輸入發(fā)射機(jī)前端模擬電路模塊時(shí)，首先由該模塊的輸入級(jí)網(wǎng) 絡(luò)阻抗匹配電路對(duì)數(shù)字電信號(hào)進(jìn)行輸入匹配處理，以減少或避免電信號(hào)的傳播損耗。輸入 匹配處理后將電信號(hào)輸入小型功率放大電路進(jìn)行一次放大，一次放大后的電信號(hào)輸入中間 級(jí)阻抗匹配電路進(jìn)行中間匹配處理，中間匹配處理后的電信號(hào)輸入中型功率放大電路進(jìn)行 二次放大，二次放大后的電信號(hào)輸入輸出級(jí)網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配電路進(jìn)行輸出匹配處理，輸出匹 配處理后的電信號(hào)經(jīng)電容濾波器進(jìn)行濾直流處理，濾直流處理后輸出放大的電信號(hào)。三次 的阻抗匹配處理可以有效地減少信號(hào)在不同電路模塊間傳輸時(shí)的功率損失，使電信號(hào)保持 以行波狀態(tài)高效地傳輸。
[0027] 優(yōu)選地，直流偏壓器模塊包含一電容、一電感及一可調(diào)節(jié)恒流源，如圖2所示。發(fā) 射機(jī)前端模擬電路模塊處理后的放大的電信號(hào)輸入該電容，經(jīng)該電容濾直流的放大的電信 號(hào)與經(jīng)過該電感濾交流的可調(diào)節(jié)恒流源的直流信號(hào)疊加成為所述偏壓的電信號(hào)并輸出。其 中，可調(diào)節(jié)恒流源為任意一種可提供穩(wěn)定的直流電信號(hào)的可調(diào)節(jié)電源，本發(fā)明實(shí)施例的可 調(diào)節(jié)恒流源采用如圖4所示結(jié)構(gòu)，但不以此為限。該可調(diào)節(jié)恒流源包括一恒流源芯片，并搭 配相應(yīng)的外圍電路，V IN為該可調(diào)節(jié)恒流源的電源輸入端，CMOS管Q1的源極為輸出端，提供 穩(wěn)定的直流電信號(hào)。
[0028] 本發(fā)明裝置在接收數(shù)據(jù)時(shí)，如圖5所示，首先由光電二極管探測(cè)空間中的光信號(hào)， 并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)發(fā)送到接收機(jī)電信號(hào)處理模塊。隨后，光電二極管將轉(zhuǎn)換后的 電信號(hào)輸入接收機(jī)電信號(hào)處理模塊，由接收機(jī)電信號(hào)處理模塊將電信號(hào)處理成數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā) 送給FPGA控制單元模塊進(jìn)行處理，F(xiàn)PGA控制單元模塊通過以太網(wǎng)接口電路模塊將處理后 數(shù)據(jù)流信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)。
[0029] 優(yōu)選地，如圖6所示，接收機(jī)電信號(hào)處理模塊包括跨阻放大器、電容濾波器、高增 益放大器、均衡電路、時(shí)鐘恢復(fù)電路、比較電路和電平轉(zhuǎn)換電路。工作時(shí)，接收機(jī)電信號(hào)處 理模塊接收來自光電二極管的電流信號(hào)，電流信號(hào)輸入至跨阻放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后輸 出，電壓信號(hào)輸入至電容濾波器進(jìn)行濾直流處理后輸出一濾直流的電壓信號(hào)，濾直流的電 壓信號(hào)輸入至第一高增益放大器進(jìn)行一次放大后輸出一次放大的電信號(hào)，一次放大的電信 號(hào)輸入至均衡電路進(jìn)行擴(kuò)頻處理后輸出擴(kuò)頻信號(hào)，擴(kuò)頻信號(hào)輸入至第二高增益放大器進(jìn)行 二次放大后輸出二次放大的電信號(hào)，二次放大的電信號(hào)輸入至?xí)r鐘恢復(fù)電路進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù) 后輸出時(shí)鐘恢復(fù)的電信號(hào)，時(shí)鐘恢復(fù)的電信號(hào)輸入至比較電路進(jìn)行判決得到判決信號(hào)，判 決信號(hào)輸入至電平轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行幅值調(diào)整處理后輸出數(shù)字電信號(hào)，并將該數(shù)字電信號(hào)發(fā)送 到所述FPGA控制單元。
[0030] FPGA控制單元接收數(shù)字電信號(hào)并進(jìn)行解碼、解幀，即將光通信傳輸時(shí)所使用的非 歸零碼NRZ處理成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的曼徹斯特碼，去除光通信時(shí)所加的幀頭幀尾碼，并將數(shù) 據(jù)信號(hào)封裝成MAC幀格式，處理后的數(shù)據(jù)流發(fā)送給以太網(wǎng)接口電路，由以太網(wǎng)接口電路將 數(shù)據(jù)流發(fā)送到計(jì)算機(jī)。
[0031] 本發(fā)明的基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置其發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊和 接收機(jī)電信號(hào)處理模塊共同使用FPGA控制單元及以太網(wǎng)接口電路。通過將傳統(tǒng)的可見光 通信設(shè)備中的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)集成在一個(gè)收發(fā)一體化裝置的內(nèi)部，使得原本僅能進(jìn)行單工 通信的可見光通信設(shè)備變成雙工通信的可見光通信設(shè)備，該裝置不僅可以利用可見光發(fā)送 數(shù)據(jù)，還能同時(shí)接收來自可見光傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。而發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊和接收機(jī)電信號(hào)處 理模塊共用FPGA控制單元及以太網(wǎng)接口電路，將原本的收、發(fā)兩臺(tái)設(shè)備集成在一臺(tái)設(shè)備 中，既充分利用了設(shè)備中的FPGA控制單元及以太網(wǎng)接口電路，又有效減少了設(shè)備的體積。 同時(shí)，一個(gè)收發(fā)一體的裝置相比兩臺(tái)收、發(fā)設(shè)備使用過程中也更加便捷。
[0032] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何 本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明所做的變形或替換，都應(yīng)涵蓋在 本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述的權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置，其特征在于，包括以太網(wǎng)接口電路、 FPGA控制單兀、發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊、接收機(jī)電信號(hào)處理模塊、LED光源、光電二極管以 及電源模塊；所述電源模塊分別為所述FPGA控制單元、以太網(wǎng)接口電路、發(fā)射機(jī)電信號(hào)處 理模塊和接收機(jī)電信號(hào)處理模塊提供電源；其中： 該裝置發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，所述FPGA控制單元通過所述以太網(wǎng)接口電路接收計(jì)算機(jī)傳輸?shù)?數(shù)據(jù)流后，將數(shù)據(jù)流處理為數(shù)字電信號(hào)傳輸給所述發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊，所述發(fā)射機(jī)電 信號(hào)處理模塊將數(shù)字電信號(hào)處理后加載在所述LED光源上輸出； 該裝置接收數(shù)據(jù)時(shí)，所述光電二極管接收光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)傳輸給所述接收機(jī) 電信號(hào)處理模塊，由所述接收機(jī)電信號(hào)處理模塊將電流信號(hào)處理成數(shù)據(jù)電信號(hào)發(fā)送給所述 FPGA控制單元，所述FPGA控制單元將接收到的數(shù)據(jù)電信號(hào)處理為數(shù)據(jù)流，并通過所述以太 網(wǎng)接口電路將處理后的數(shù)據(jù)流傳輸給計(jì)算機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置，其特征在于，所 述FPGA控制單元通過所述以太網(wǎng)接口電路接收計(jì)算機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，將數(shù)據(jù)流進(jìn)行解MAC 幀、組建物理幀以及編碼處理成為數(shù)字電信號(hào)后，發(fā)送給所述發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置，其特征在于，所 述發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊包括發(fā)射機(jī)前端模擬電路模塊以及直流偏壓器模塊； 所述發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊接收到所述數(shù)字電信號(hào)后，經(jīng)過所述發(fā)射機(jī)前端模擬電路 模塊處理成為放大的電信號(hào)，放大的電信號(hào)經(jīng)過直流偏壓器模塊進(jìn)行偏壓處理輸出偏壓的 電信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置，其特征在于，所 述偏壓的電信號(hào)直接加載在所述LED光源上，由所述LED光源將偏壓的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信 號(hào)輸出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置，其特征在于，所 述發(fā)射機(jī)前端模擬電路模塊包括輸入級(jí)網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配電路、小型功率放大電路、中間級(jí)阻 抗匹配電路、中型功率放大電路、輸出級(jí)網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配電路及一電容器； 數(shù)字電信號(hào)經(jīng)所述輸入級(jí)網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配電路進(jìn)行輸入匹配處理后輸入至所述小型功 率放大電路進(jìn)行一次放大，一次放大后的信號(hào)輸入至所述中間級(jí)阻抗匹配電路進(jìn)行中間匹 配處理，中間匹配處理后的信號(hào)輸入至所述中型功率放大電路進(jìn)行二次放大，二次放大后 的信號(hào)輸入至所述輸出級(jí)網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配電路進(jìn)行輸出匹配處理，輸出匹配處理后的電信號(hào) 經(jīng)所述電容濾波器進(jìn)行濾直流處理，濾直流處理后輸出所述放大的電信號(hào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置，其特征在于，所 述直流偏壓器模塊包含一電容、一電感及一可調(diào)節(jié)恒流源； 所述發(fā)射機(jī)前端模擬電路模塊處理后的放大的電信號(hào)輸入所述電容，經(jīng)所述電容濾直 流后輸出濾直流的交流電信號(hào)，所述可調(diào)節(jié)恒流源輸出的直流信號(hào)經(jīng)過所述電感濾交流后 輸出濾交流的直流信號(hào)，所述濾直流的交流電信號(hào)與所述濾交流的直流信號(hào)疊加，疊加后 的信號(hào)即為所述偏壓的電信號(hào)，并輸出該偏壓的電信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置，其特征在于，所 述光電二極管探測(cè)空間中的光信號(hào)，并將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)發(fā)送到所述接收機(jī)電 信號(hào)處理模塊。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置，其特征在于，所 述接收機(jī)電信號(hào)處理模塊包括跨阻放大器、電容濾波器、高增益放大器、均衡電路、時(shí)鐘恢 復(fù)電路、比較電路和電平轉(zhuǎn)換電路； 所述接收機(jī)電信號(hào)處理模塊接收來自所述光電二極管的電流信號(hào)，所述電流信號(hào)輸入 至所述跨阻放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后輸出，所述電壓信號(hào)輸入至電容濾波器進(jìn)行濾直流處 理后輸出一濾直流的電壓信號(hào)，所述濾直流的電壓信號(hào)輸入至所述第一高增益放大器進(jìn)行 一次放大后輸出一次放大的電信號(hào)，一次放大的電信號(hào)輸入至所述均衡電路進(jìn)行擴(kuò)頻處理 后輸出擴(kuò)頻信號(hào)，所述擴(kuò)頻信號(hào)輸入至所述第二高增益放大器進(jìn)行二次放大后輸出二次放 大的電信號(hào)，二次放大的電信號(hào)輸入至所述時(shí)鐘恢復(fù)電路進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)后輸出時(shí)鐘恢復(fù)的 電信號(hào)，時(shí)鐘恢復(fù)的電信號(hào)輸入至所述比較電路進(jìn)行判決得到判決信號(hào)，所述判決信號(hào)輸 入至所述電平轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行幅值調(diào)整處理后輸出數(shù)字電信號(hào)，并將該數(shù)字電信號(hào)發(fā)送到所 述FPGA控制單元。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置，其特征在于，所 述FPGA控制單元接收數(shù)字電信號(hào)并進(jìn)行解碼、解幀處理成數(shù)據(jù)流后發(fā)送給所述以太網(wǎng)接 口電路，所述以太網(wǎng)接口電路將數(shù)據(jù)流發(fā)送到計(jì)算機(jī)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置，其特征在于，所 述電源模塊用于分別為所述FPGA控制單元、以太網(wǎng)接口電路、發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊和接 收機(jī)電信號(hào)處理模塊提供所需的穩(wěn)定電源。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于以太網(wǎng)的可見光通信收發(fā)一體化裝置，其特征在于，所 述發(fā)射機(jī)電信號(hào)處理模塊和接收機(jī)電信號(hào)處理模塊共同使用所述的FPGA控制單元及以太 網(wǎng)接口電路。
【文檔編號(hào)】H04B10/40GK104104448SQ201410337938
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】周雷, 呂振彬, 宋哲 申請(qǐng)人:上海航天電子通訊設(shè)備研究所