[发明专利]一种能量自给的可见光无线通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，特别涉及一种基于光能复用技术和系统自我供能技术的能量自给的可见光无线通信系统。

背景技术

基于LED的可见光通信(VLC)系统将照明与通信融合，是一种新兴的光无线通信技术。LED光源具有响应速度快，寿命长，低功耗的特点。近年来，随着LED发光效率的不断提高，LED正在逐渐取代白炽灯成为下一代照明光源。VLC具有更高的安全性和私密性，不产生电磁干扰，也无需相应频段的许可授权，是射频通信之外的另一种无线通信方式。VLC正在成为国内外研究的热点。文献：Aleksandar Jovicic et al，“Visible Light Communication：Opportunities，Challenges and the Path to Market”，IEEE Communications Magazine，Vol.51，no.12，p.26-32(2013)。

硅光电池用于可见光通信的研究还很少。韩国的科研人员首先研究了硅光电池接收可见光信号的可行性和频率响应特性。文献：Sung-Man Kim et al.，“Simultaneous reception of solar power and visible light”，Optical Engineering，Vol.53，no.4(2014)。

目前，可见光通信系统中，多用PIN或APD等光电转换元件做光接收器，经过后端电路实现信号的放大、滤波、解调等。接收机的工作电流由外部电源提供。这就限制了接收机的自由移动性。而用电池供电又不能长时间持续供电。所以本发明提出用硅光电池作为光接收机，在接收信号的同时实现光电转换，给蓄电池充电，为工作电路提供电源，而不需要任何外部电源，实现了真正意义上的自由移动通信。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种能量自给的可见光无线通信系统，以充分利用光能量，实现接收机的能量自给。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种能量自给的可见光无线通信系统，该系统包括计算机1，信号发送调制模块2，LED直流驱动电源3，LED光源4，硅光电池阵列5，交流滤波电路6，第一升压变换器7，锂电池8，第二升压变换器9，数据存储器10，直流滤波电路12，放大解调电路13和终端设备14，其中：在发送端，计算机1发送信号，该信号被传输给信号发送调制模块2；信号发送调制模块2对该信号进行开关键控OOK调制，并通过Bias-T将调制信号加载到LED直流驱动电源3，使得直流驱动电源3的输出电流包含了直流分量和调制电流分量；直流分量为LED光源4供电，调制电流分量对应转换成光强的变化，通过自由空间传输；在接收端，硅光电池阵列5作为探测器，接收LED光源4发出的光，基于光电转换原理，将光转换成电压；硅光电池阵列5输出电压包括直流电压分量和交变电压分量两部分；交流滤波电路6滤除交流电压分量，提取直流电压分量为数据存储器10和放大解调电路13供电；直流滤波电路12滤除硅光电池阵列5输出电压中的直流电压分量，交流电压分量通过放大解调电路13解调恢复为原始信号，该原始信号被传输到终端设备14，完成通信。

上述方案中，在接收端，交流滤波电路6滤除交流电压分量，提取直流电压分量为数据存储器10和放大解调电路13供电，采用以下两种方式：一种是交流滤波电路6提取的直流电压分量通过第一升压变换器7进行升压变换后为锂电池8充电，同时锂电池8输出电压通过第二升压变换器9升压后对数据存储器10和放大解调电路13供电；另一种是交流滤波电路6提取的直流电压分量通过第一升压变换器7进行升压变换后直接为数据存储器10和放大解调电路13供电。

上述方案中，所述LED光源4为大功率光源，同时作为通信光源和供能光源，实现光能的复用。

上述方案中，所述LED光源4作为通信光源，信号通过所述信号发送调制模块2和LED直流驱动电源3加载到所述LED光源4上，数字信号中的0和1对应转换成光强的变化，并且光通过自由空间传输，实现无线通信。

上述方案中，所述LED光源4作为供能光源，大功率LED发出的一定功率的光，通过自由空间达到所述硅光电池阵列5表面，基于光电转换原理，将光能转换为电能。