捷通科技的此項(xiàng)專利提出了一種集成可見(jiàn)光通信系統(tǒng)芯片的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)正常照明功能的同時(shí)，利用不同的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的雙向傳輸，在未來(lái)的商場(chǎng)導(dǎo)覽、導(dǎo)航方面具有很大應(yīng)用前景。

集微網(wǎng)消息，捷通科技是國(guó)內(nèi)注重發(fā)展可見(jiàn)光通信的新興企業(yè)，其智能LED系統(tǒng)集成可見(jiàn)光通信與可見(jiàn)光室內(nèi)定位、WiFi連接和照明三合一功能，可廣泛應(yīng)用于商場(chǎng)導(dǎo)購(gòu)、語(yǔ)音導(dǎo)航、室內(nèi)展館導(dǎo)覽等場(chǎng)景。

可見(jiàn)光通信技術(shù)是以可見(jiàn)光LED作為光源，以光電探測(cè)器作為信號(hào)接收端，將發(fā)送信號(hào)調(diào)制在LED發(fā)出的可見(jiàn)光上進(jìn)行通信的一種無(wú)線光通信技術(shù)，目前主要應(yīng)用于室內(nèi)照明系統(tǒng)中，可以在照明的同時(shí)實(shí)現(xiàn)短距離通信。在現(xiàn)有技術(shù)中，大多數(shù)的可見(jiàn)光通信（VLC）芯片開(kāi)發(fā)多集中在使用定制的CMOS成像器設(shè)計(jì)無(wú)線光學(xué)接收器。然而，目前VLC發(fā)射器仍主要基于分立元件實(shí)現(xiàn)，一方面分立元件的系統(tǒng)成本高、可靠性低、尺寸大，另一方面專用的VLC發(fā)射器的功耗過(guò)高，限制了可見(jiàn)光通信技術(shù)的發(fā)展。

早在2018年4月2日，捷通科技就提出了一項(xiàng)名為“集成可見(jiàn)光通信系統(tǒng)級(jí)芯片結(jié)構(gòu)”的發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)枺?01810281524.0），申請(qǐng)人為捷通科技有限公司。

圖1 集成VLC系統(tǒng)單元模塊圖

集成可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的單元如圖1所示，包含電源管理單元PMU，通信單元12，可見(jiàn)光通信單元14以及安全單元18。電源管理單元PMU連接到電源11并從中獲取電能供給整個(gè)系統(tǒng)元件；通信單元連接至外部數(shù)據(jù)源控制大量數(shù)據(jù)傳輸；VLC單元連接光電傳感器與LED發(fā)射源，利用輸入的基帶信號(hào)調(diào)制LED發(fā)光以傳送信息或者通過(guò)光電傳感器接收信息；安全單元連接通信單元與VLC單元，用于保證網(wǎng)絡(luò)和/或VLC數(shù)據(jù)訪問(wèn)的安全性，可對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密解密操作，比如將特殊數(shù)據(jù)只傳輸給特定用戶以保證數(shù)據(jù)安全。

圖2 VLC單元的數(shù)字基帶處理

VLC單元中將通信單元傳輸過(guò)來(lái)的基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，輸入的每個(gè)數(shù)據(jù)集由物理層數(shù)據(jù)頭(PHR)和物理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元(PSDU)組成，經(jīng)速率匹配讀入后，進(jìn)行RS編碼與卷積編碼，以避免路徑損耗和由前向糾錯(cuò)引起的干擾。同時(shí)，為了避免突發(fā)差錯(cuò)對(duì)特定符號(hào)造成影響，在RS編碼和卷積編碼之間插入了交織器打亂序列順序。游程長(zhǎng)度受限(RLL)編碼器36使用曼徹斯特編碼或4B6B編碼來(lái)保證DC平衡，并避免冗長(zhǎng)的1和0數(shù)據(jù)序列使LED燈閃爍，同時(shí)有利于接收機(jī)側(cè)時(shí)鐘提取。OOK調(diào)制器則利用二進(jìn)制數(shù)據(jù)調(diào)制光源的亮滅閃爍。

圖3 VLC單元模擬信號(hào)處理

圖2中對(duì)數(shù)字信號(hào)處理完成后，信號(hào)傳遞給模擬電路中，合理驅(qū)動(dòng)LED工作在正常穩(wěn)定狀態(tài)，具體細(xì)節(jié)如圖3所示。LED燈一般位于多個(gè)不同的陣列格式中，為了將數(shù)字基帶信號(hào)加在多個(gè)LED上，使用一個(gè)受控的漏電流鏡通過(guò)適應(yīng)LED接通電壓的變化來(lái)平衡每個(gè)支路的輸出電流。晶體管M2提供參考基電極，電流DVLC利用晶體管M3進(jìn)行調(diào)制以用于可見(jiàn)光通信。輸出晶體管M1-M4為高壓NMOS裝置以抵抗由VLC調(diào)制導(dǎo)致的大的電壓擺幅。晶體管M1、M4、M5和M8的柵極可直接由DVLC通過(guò)下拉晶體管MPD調(diào)制以進(jìn)一步地加速接通時(shí)間，LED的串聯(lián)形式保證各個(gè)LED的發(fā)光功率相同，保證了照明功能。

捷通科技的此項(xiàng)專利提出了一種集成可見(jiàn)光通信系統(tǒng)芯片的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)正常照明功能的同時(shí)，利用不同的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的雙向傳輸，在未來(lái)的商場(chǎng)導(dǎo)覽、導(dǎo)航方面具有很大應(yīng)用前景。