【专利解密】捷通科技改良VLC芯片,照明通信两不误

【嘉德点评】捷通科技的此项专利提出了一种集成可见光通信系统芯片的系统结构,在实现正常照明功能的同时,利用不同的控制信号实现了数据的双向传输,在未来的商场导览、导航方面具有很大应用前景。

集微网消息,捷通科技是国内注重发展可见光通信的新兴企业,其智能LED系统集成可见光通信与可见光室内定位、WiFi连接和照明三合一功能,可广泛应用于商场导购、语音导航、室内展馆导览等场景。

可见光通信技术是以可见光LED作为光源,以光电探测器作为信号接收端,将发送信号调制在LED发出的可见光上进行通信的一种无线光通信技术,目前主要应用于室内照明系统中,可以在照明的同时实现短距离通信。在现有技术中,大多数的可见光通信(VLC)芯片开发多集中在使用定制的CMOS成像器设计无线光学接收器。然而,目前VLC发射器仍主要基于分立元件实现,一方面分立元件的系统成本高、可靠性低、尺寸大,另一方面专用的VLC发射器的功耗过高,限制了可见光通信技术的发展。

早在2018年4月2日,捷通科技就提出了一项名为“集成可见光通信系统级芯片结构”的发明专利(申请号:201810281524.0),申请人为捷通科技有限公司。

图1 集成VLC系统单元模块图

集成可见光通信系统的单元如图1所示,包含电源管理单元PMU,通信单元12,可见光通信单元14以及安全单元18。电源管理单元PMU连接到电源11并从中获取电能供给整个系统元件;通信单元连接至外部数据源控制大量数据传输;VLC单元连接光电传感器与LED发射源,利用输入的基带信号调制LED发光以传送信息或者通过光电传感器接收信息;安全单元连接通信单元与VLC单元,用于保证网络和/或VLC数据访问的安全性,可对传输的数据进行加密解密操作,比如将特殊数据只传输给特定用户以保证数据安全。

图2 VLC单元的数字基带处理

VLC单元中将通信单元传输过来的基带数据进行数字信号处理,输入的每个数据集由物理层数据头(PHR)和物理业务数据单元(PSDU)组成,经速率匹配读入后,进行RS编码与卷积编码,以避免路径损耗和由前向纠错引起的干扰。同时,为了避免突发差错对特定符号造成影响,在RS编码和卷积编码之间插入了交织器打乱序列顺序。游程长度受限(RLL)编码器36使用曼彻斯特编码或4B6B编码来保证DC平衡,并避免冗长的1和0数据序列使LED灯闪烁,同时有利于接收机侧时钟提取。OOK调制器则利用二进制数据调制光源的亮灭闪烁。

图3 VLC单元模拟信号处理

图2中对数字信号处理完成后,信号传递给模拟电路中,合理驱动LED工作在正常稳定状态,具体细节如图3所示。LED灯一般位于多个不同的阵列格式中,为了将数字基带信号加在多个LED上,使用一个受控的漏电流镜通过适应LED接通电压的变化来平衡每个支路的输出电流。晶体管M2提供参考基电极,电流DVLC利用晶体管M3进行调制以用于可见光通信。输出晶体管M1-M4为高压NMOS装置以抵抗由VLC调制导致的大的电压摆幅。晶体管M1、M4、M5和M8的栅极可直接由DVLC通过下拉晶体管MPD调制以进一步地加速接通时间,LED的串联形式保证各个LED的发光功率相同,保证了照明功能。

捷通科技的此项专利提出了一种集成可见光通信系统芯片的系统结构,在实现正常照明功能的同时,利用不同的控制信号实现了数据的双向传输,在未来的商场导览、导航方面具有很大应用前景。

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(校对/holly)

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