2020年04月02日 | 更高速更安全，三星可见光通信系统详解

2020-04-02 来源：爱集微

三星发明的用于发送和接收可见光通信数据的装置，通过多个波段的可见光信号来发送多个数据，在保证发送效率的同时满足了长距离传输数据的要求，数据传输的效率得到了提高，并且可以有效的使用有限的通信资源！

随着LED照明产业的高速发展，同时由于无线电频率（RF）频带的耗尽、一些无线通信技术之间可能的串扰、对于通信安全的更高的要求、无线技术的超高速无所不在的通信环境的引入等，可见光通信（VLC）作为一种利用LED灯来发送数据的无线通信手段，引起无线通信研究及工程人员的关注。

可见光通信的技术研究起源于日本，发展于欧美，壮大于国内，目前，VLC已经在全球范围内得到了一定的发展，因为使用可见光传送信息的可见光通信比较安全，并且具有广泛可用频带，所以可以自由地使用可见光通信而没有任何限制。此外，因为可以看到传播的光的光目的地或方向，所以可以精确地识别信息的接收范围。

可见光通信还具有可靠的安全性，并且可以由低功率驱动从而减少功耗，可见光通信能够应用于其中无线电频率的使用受到限制的医院和飞机中，并且能够使用电子布告板来提供附加的信息。

今天我们就要来了解一下三星所发明的可见光通信系统，早在09年9月15日，三星就申请了一项名为“用于发送和接收可见光通信数据的装置”的发明专利（申请号：200980147804.1），申请人为三星电子株式会社。

根据目前公开的专利资料，让我们一起来了解一下这个可见光通信系统吧。

如上图所示为用于发送可见光通信数据的装置的配置框图，作为通信系统中信息的发送方，其中包括公共调制单元10、第一调制单元21、第二调制单元22、第三调制单元23、红LED31、绿LED32和蓝LED33。

公共调制单元可以接收第一数据并且将第一数据调制成为用于可见光通信的信号的驱动器。三个调制单元可以接收不同的数据并且将这些数据进行调制，使其成为可以用于可见光通信的信号，而调制单元也包括调制驱动器和缓冲器，驱动器用于进行数据的调制，而缓冲器则用于数据的存储。

红、绿、蓝三个LED可以发射相应于它们的各自颜色的可见光，红LED、绿LED和蓝LED还分别连接到第一调制单元、第二调制单元和第三调制单元，并且分别在来自第一调制单元、第二调制单元和第三调制单元的信号的基础上被驱动。

尽管调制单元可将信号转换为可以用于可见光通信中的信号，但是还有一个关键的问题就是解决通信数据的时序。

如上图为用于发送可见光通信数据的装置的时序图，我们知道通信中除了数据的保真以外，还要求数据时序的连续性以及可靠性，这样才能保持通信的正确率。可以从图中看到，第一到第四数据信号分别从公共调制单元10、第一调制单元21、第二调制单元22和第三调制单元23输出的信号的定时。

将从公共调制单元输出的信号被输入作为用于缓冲器212、缓冲器222和缓冲器232的输出的控制信号，并且当从公共调制单元输出的信号变为高电平信号时，三个缓冲器输出临时存储的数据。

缓冲器的输出被分别输入到发射相应于红颜色、绿颜色和蓝颜色的不同波段的可见光的LED，在公共调制单元输出高电平信号的状态下，LED输出高速可见光信号。

因此，根据LED的颜色组合进一步产生分离的可见光信号，与从每个单独的LED中输出的可见光信号相比，根据颜色组合产生的可见光信号具有相对较低的速度和较高的输出。

这样就可以设置合理的时序，从而完成可见光通信时信号的组合，有了发送可见光通信数据的装置后，我们再来看看用于接收可见光通信数据的装置。

如上图所示为用于接收可见光通信数据的装置的配置的框图，主要包括公共解调单元50、可见光分离单元60、第一解调单元71、第二解调单元72和第三解调单元73。

公共解调单元接收从发送可见光通信数据的装置输出的可见光信号，并且通过解调所接收的信号来恢复第一数据，因为由公共解调单元解调的可见光信号是通过多种色彩的可见光信号的组合而产生的信号。

可见光分离单元对来自从发送设备输出的可见光信号的特定颜色的波段信号进行分离，并且将分离的信号分别发送到第一解调单元、第二解调单元和第三解调单元。三个解调单元分别接收通过可见光分离单元分离的特定颜色的可见光信号，并且解调输入的可见光信号以输出第二到第四数据。

因为不同波长的可见光信号被个别地以高速调制，并且全部可见光信号的组合被同时地以低速调制，所以可以提供可见光信息广播以使得公共信息通过长距离广播，并且个体信息可以高速的在短距离上广播。此外，通过同时地发送用于长距离和短距离的数据，数据传输效率可以提高，并且可以有效地使用有限的通信资源。

以上就是三星发明的用于发送和接收可见光通信数据的装置，通过多个波段的可见光信号来发送多个数据，在保证发送效率的同时满足了长距离传输数据的要求，数据传输的效率得到了提高，并且可以有效的使用有限的通信资源！

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