捷通科技集成可見光通信系統(tǒng)級芯片結(jié)構(gòu)專利

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

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

可見光通信技術(shù)是以可見光LED作為光源，以光電探測器作為信號接收端，將發(fā)送信號調(diào)制在LED發(fā)出的可見光上進(jìn)行通信的一種無線光通信技術(shù)，目前主要應(yīng)用于室內(nèi)照明系統(tǒng)中，可以在照明的同時實現(xiàn)短距離通信。在現(xiàn)有技術(shù)中，大多數(shù)的可見光通信（VLC）芯片開發(fā)多集中在使用定制的CMOS成像器設(shè)計無線光學(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)射器的功耗過高，限制了可見光通信技術(shù)的發(fā)展。

早在2018年4月2日，捷通科技就提出了一項名為“集成可見光通信系統(tǒng)級芯片結(jié)構(gòu)”的發(fā)明專利（申請?zhí)枺?01810281524.0），申請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調(diào)制LED發(fā)光以傳送信息或者通過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)訪問的安全性，可對傳輸?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來的基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字信號處理，輸入的每個數(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引起的干擾。同時，為了避免突發(fā)差錯對特定符號造成影響，在RS編碼和卷積編碼之間插入了交織器打亂序列順序。游程長度受限(RLL)編碼器36使用曼徹斯特編碼或4B6B編碼來保證DC平衡，并避免冗長的1和0數(shù)據(jù)序列使LED燈閃爍，同時有利于接收機側(cè)時鐘提取。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單元模擬信號處理

圖2中對數(shù)字信號處理完成后，信號傳遞給模擬電路中，合理驅(qū)動LED工作在正常穩(wěn)定狀態(tài)，具體細(xì)節(jié)如圖3所示。LED燈一般位于多個不同的陣列格式中，為了將數(shù)字基帶信號加在多個LED上，使用一個受控的漏電流鏡通過適應(yīng)LED接通電壓的變化來平衡每個支路的輸出電流。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通過下拉晶體管MPD調(diào)制以進(jìn)一步地加速接通時間，LED的串聯(lián)形式保證各個LED的發(fā)光功率相同，保證了照明功能。

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