[发明专利]一种矿井使用的LED可见光无线通信系统

权利要求书

1.一种矿井使用的LED可见光无线通信系统，其特征在于：该系统包括信号I/O处理部分、接收端部分、发射端部分、主控芯片组及软件控制部分；所述信号I/O处理部分与接收端部分和发射端部分相连，同时与主控芯片组相连，并全部安装在一块多层印刷电路板上；所述主控芯片组与发射端部分和接收端部分相连；所述软件控制部分直接写入主控芯片组内；该系统中的硬件设备包括LED矿灯及LED头灯；所述LED矿灯具有照明和通信功能，固定在矿井井道使用；所述LED头灯具有移动照明和通信功能，置于头盔前端。

2.根据权利要求1所述矿井使用的LED可见光无线通信系统，其特征在于：所述I/O处理部分包括收发天线，光探测器、LED光源及选择开关；收天发线由2个直径1cm的圆形铜箔组成，直接制作在印刷电路板上；光探测器、LED光源安装在LED矿灯及LED头灯内；所述选择开关电路集成在主控芯片组中，通过软件编程实现LED可见光通信方式与UWB无线通信方式的自动切换。

3.根据权利要求1所述矿井使用的LED可见光无线通信系统，其特征在于：接收端部分包括低噪声放大器、脉冲接收器、解码器、和脉冲压缩器；发射端部分包括低噪声放大器、脉冲发生器、编码器；接收端和发射端均与主控芯片组连接，由主控芯片组集中控制。

4.根据权利要求1所述矿井使用的LED可见光无线通信系统，其特征在于：所述主控芯片组为基于FPGA技术的超大规模集成电路专用芯片组，包括微控制单元（MCU），基于MB-OFDM方式的射频收发芯片，基带数字信号处理芯片（DSP）和电力线载波（PLC）芯片；所述射频收发芯片和基带数字信号处理芯片支持多频带OFDM TFI和FFI模式，频谱从3.1GHz至4.8GHz，支持3条528MHz宽子频带，每条数据传输速率为480 Mbit/s；所述射频收发芯片内置带通滤波器，可编程宽带接收器，压控振荡器及超快速跳频宽带混频器，可编程的功率放大器，可支持用2个收发天线来实现天线分集，不需要外部匹配不平衡变压器，所述电力线载波芯片支持选频、中继、扩频和自适应调制技术，调制波形满足国家电网规范要求。

5.根据权利要求1所述矿井使用的LED可见光无线通信系统，其特征在于：所述软件控制部分物理层程序、数据链路层程序采用VDHL语言编写，传输层程序、应用层程序采用C语言编写，所有程序储存在主控芯片组中，并可以通过无线通信方式升级。

6.根据权利要求1所述矿井使用的LED可见光无线通信系统，其特征在于：所述LED矿灯和LED头灯由防爆灯壳、控制电路板，电源模块及气体传感器，温度传感器、ID传感器、LED光源，光探测器组成；所述LED矿灯固定于矿井顶部，与矿井内电缆相连；所述LED头灯置于井下人员头盔前端，采用可充电锂电池供电。