基于白光LED可见光通信的音频传输系统

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基于白光LED的音乐信号传输系统

基于白光LED的音乐信号传输系统张玉燕;渠文涵;刘事超;程洁冰;赵丽梅【摘要】白光LED照明与可见光通信技术相结合,构建基于白光LED的可见光无线通信系统.为解决近范围内(如飞机、医院、矿井等地)无线通信问题,基于可见光通信技术基本原理,利用白光LED的光源特性,提出了一种以通断键控(OOK)为调制方式技术和PIN管为光电探测器的可见光通信系统,用单片机AT89C51产生音乐信号且实现了在室内的传输,同时为了增强系统的通信性能,设计了LED光阵列,进行了相关的实验.通过实验表明:音乐信号能够通过白光LED可见光通信系统在室内的传输和播放,并且该系统能够满足近范围内的无线通信需求,系统中采用的ASK调制和解调技术相对简单,大大降低了系统成本和设计的复杂性.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2016(035)008【总页数】4页(P101-104)【关键词】白光LED;可见光通信;通断键控;AT89C51【作者】张玉燕;渠文涵;刘事超;程洁冰;赵丽梅【作者单位】燕山大学电气工程学院,河北秦皇岛066004;燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学电气工程学院,河北秦皇岛066004;燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学电气工程学院,河北秦皇岛066004;燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学电气工程学院,河北秦皇岛066004;燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学电气工程学院,河北秦皇岛066004;燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室,河北秦皇岛066004【正文语种】中文【中图分类】TN929白光LED是一种新型的高效、绿色光源，具有寿命长、光效高、稳定性高、安全性好、无辐射、低功耗、抗震、可靠耐用等特点，同时白光LED又具备响应时间短、高速调制等物理特性，利用上述特性使其从照明领域扩展到了通信应用领域，在照明的同时，通过白光LED发出的光源传输信号，实现通信的功能，可见光通信技术应运而生，并且迅速成为国内外的研究热点[1,2]。

基于LED的可见光一对多音频传输系统设计

基于LED的可见光一对多音频传输系统设计资源的紧张、给传统接入网技术带来了巨大的考验。

科技社会也在需求一种拓宽频谱资源、绿色节能的接入方式。

由此，可见光通信（Visible Light Communication， VLC）应运而生。

可见光是电磁波谱中人眼可以感知到的部分，波长大概为380～780nm之间。

可见光通信是利用可见光来实现无线通信，即利用电信号控制发光发光二极管（Light Emitting Diode， LED）发出肉眼看不到的高速闪烁信号来传输信息的技术。

这项技术首先由德国物理学家Herald Haas提出。

其具有高带宽、无需频谱授权、安全便利等优点，具有非常可观的应用前景。

白光LED具有更高的调制带宽、优良的调制性能和灵敏度高等特点。

本文基于LED可见光通信技术，通过对发光二极管的发光强度进行模拟幅度调制，实现了一对多的音频传输系统。

1 系统结构设计本系统主要包含发送模块和接收模块两部分。

发送端电路主要由音频信号源、音频信号放大滤波电路、直流偏置电路、LED驱动电路组成。

本设计选用双功放LM833对输入音频模拟信号进行滤波去噪，而后传到LED驱动电路。

单片机通过继电器微控制LED光信号。

白光LED信号通过强度调制，经过大气信道传播后被两个接收端的光电二极管接收。

接收端的光电探测器OPT101将接收到的光信号转为电信号，经LM386跨阻放大、滤波还原音频信号，最后由经两个扬声器播放出几乎无失真的音乐，从而实现一对多音频通信。

系统框图如图1所示。

2 发射端电路射设计本系统的发射模块需要实现电信号向光信号的转换，为此，发射端要分别完成音频信号的放大以及LED驱动，与之对应发射模块电路可大致分为滤波放大电路、LED驱动电路。

2.1 基于LM833的滤波放大电路LM833是双运算放大器（Dual Operational Amplifiers），它将两个通用型运算放大器集成在一个单片上，具有增益高，共模抑制比高、共模范围宽、补偿简单、工作稳定，两运放之间温度稳定性好等特点。

基于白光LED的可见光通信系统的研究(综合)

而在可见光通信中，LED 光源跟自然光一样，对发射功率没有限制。因此可得到较高的发射功率。 (4)无电磁干扰。像医院、飞机上和空间站等，这些场合对电磁干扰有严格的限制，一般的射频通信无法达到此要求，可见光通信无电磁干扰，能够较好的应用到以上场所。 (5)不受无线电频谱管制。目前，无线电频率能够用于通信的已经很有限，而白光 LED 可见光通信能避免这一问题，无需考虑无线频谱分配的问题。目前，红外无线通信己经发展为成熟技术，基于 LED 的可见光通信与其相比，具有发射功率高、布线简单、绿色环保等进一步的优势。
我国在可见光通信领域几乎是空白，对室内可见光无线通信技术的研究尚处与起步阶段。目前，国内大多数学者研究的方向停留在对某些局部问题的探讨和研究，对整体的系统还没有设计分析研究，对通信系统的整体硬件设计，程序编码等也还没有较系统的把握。特别是对上行链路的调制方式上，仍没有较系统的研究。基本集中在一些基础的理论研究以及根据模型进行的仿真计算。
1.2 研究背景及意义
我国是世界的第二大发电大国，但电量供应比较紧张，光照明用电量就己超过 1500 亿千瓦时，而其中大部分的发电量采用火力发电，产生的有害气体严重污染环境。另外，我国是一个能源相对紧缺的国家，特别是暑假和春节等用电量大期间，供电量严重不足。在我国华南，华东，华北缺电情况较为严重。用于第四代绿色照明的白光 LED 在节约能源的同时，更为高速、宽带的光无线接入提供了一种新途径，也为解决现有无线电频带资源严重有限的困境提供了一种新思路。可见光无线通信是一种新兴的光无线通信技术，它是建立在白光基础上的，与传统的射频通信相比，可见光无线通信不用申请频谱证，也没有电磁波千扰。并且由于其是可见光，在室内用作通信时也可用于照明，在不影响照明的情况下可以实现通信。目前来说，已经用于照明的设备当中，荧光灯的废气对环境造成一定的污染，并且使用年限不长，寿命较短。白炽钨丝灯泡耗电量高，易碎。高压钠灯灯耗电量高，效率低且使用寿命短. 社会的飞速发展，人们对信息的需求和依赖程度进一步提高。而在对电磁干扰较为灵敏的场合，比如空间站，医院等，为了防止电磁干扰对电子仪器造成的影响，不能使用传统的射频通信，也避免发生灾害性的后果，因此，在这些特殊环境中一般禁止使用无线电产品。而如果在这些环境中使用红外通信，则需要限制其发射功率，那是因为大多数物质包括人体吸收红外辐射后会引起物体温度的提高，这也是在现实应用中不希望看到的现象，所以，在平时的应用中，红外通信的速率控制在比较低的水平，而且距离一般较短。基于以上分析，要找到一种既没有电磁干扰也不会对人体造成损害的通信方案，而用室内照明的白光 LED 光源作为通信基站进行信息无线传输的技术，由于 LED 的高灵敏度和线性调制特性，能够实现传输信号。而与传统的红外和无线电通信技术相比，LED 可见光具有较明显的优势。因此国外白光无线通信领域成为研究热点之一，是一项有广阔发展前景的新兴技术。

基于白光LED可见光通信的音频传输系统

基于白光LED可见光通信的音频传输系统摘要：介绍了一套可见光通信的音频传输系统，系统由发射模块，电源模块，接收模块三个模块构成。

在发射模块端，用手机，MP3，电脑等输出设备通过音频线将信号传入发射模块，再由白光LED传输信号；在接收端TEMT6000模块将LED灯的光信号转换成电信号，经过一系列放大电路和滤波电路处理，能使喇叭播放出清晰的音乐。

通信距离大约在1米左右。

关键词：白光led;音频传输；VLC；TEMT6000模块1 引言可见光通信技术（Visible Light Communication，VLC）是指利用可见光作为各类信息传输的载体，不需要有线信道的传输作为介质，在空气中直接传递光信号的一种通信方式。

本文设计并制作了一套基于白光LED可见光通信的距离较近的音频传输系统。

并且进行了相关的测试，获得了一些数据，经过多次实验，进行数据分析后发现接收模块和发射模块可以实现1m左右的通信距离。

对比传统的可见光通信传输系统，本系统具有传输效果稳定，成本低廉，输出音质效果好，功耗低，制作简便等优点。

2 LED可见光音频传输系统的设计本系统由发射模块、电源模块、接收模块三个构成。

为了给系统提供电能，电源模块将220V市电转化为该系统需要的±5V、±9V直流电（发射电路可用5V电压也可以用9V电压，但接收模块因光电探测器的功率限制只能用±5V电源供电，且本系统需要两套电源，发射和接收端不能用同一套电源。

若用同一套电源会产生较大干扰）；发射端通过LED白灯将手机、电脑、MP3等输出的音频信号转换成光信号，再通过可见光的形式进行无线的传播；接收模块由TEMT6000模块把光信号还原成电信号，然后完成信号的无线传输。

系统采用PC端输出信号的作为系统的输入信号，频率约为20HZ-150KHZ。

设计较为普通的放大器和三极管驱动电路，以驱动LED亮度发生变化，讲模拟音频信号转化为光信号。

基于白光LED的可见光通信系统及其实现

研究Technology StudyI G I T C W 技术12DIGITCW2021.010 引言与传统照明光源相比，白光LED 具有替代较低、替换长、尺寸相对较小、响应灵敏度高等许多优点。

利用这些特性，在使用LED 进行照明的同时，可以将调制后的信号送到LED 可见光中进行传输，从而实现数据率更高、安全性更高的可见光通信。

可见光通信（Visible Light Communication/VLC ）作为一种传输数据信息技术，利用高速互联网电线设备连接到照明系统设备，可以通过插入电源插头使用。

利用这种技术，系统能够覆盖室内灯光所到达的所有空间范围，不需要电线连接就可以进行高速传输，因而有着良好的应用前景。

本文探讨的可见光通信（VLC ）是基于白光LED 实现的。

它的通信速度可以达到每秒几百兆。

在全世界推崇绿色能源的巨大压力下，绿色照明技术的开发和应用已经迫在眉睫。

VLC 可以满足照明需要和通信需要，这将是无线光通信领域一个全新的突破点，它适用于很多领域，比如智能家居码。

1 关键技术的应用LED 可见光通信有室内通信和室外通信两大类。

本文的陈述基于我们团队对室内VLC 技术的实验研究。

我们的实验将VLC 系统分为三个部分：发射、传输和接收。

发射部分包括：信号输入和编码、调制电路，可见光发射系统驱动电路。

接收部分由以下几个模块组成，它们分别是：光接收系统、光电探测器、信号转换和输出电路。

1.1 光信号接收技术随着距离的增加，接收部分收到的信号较弱，这往往导致接收机的信噪比小于 1。

为了使接收到的信号更好地满足需求，我们需要选择一种灵敏度好、响应速度较快、噪声小的光电探测器。

此外，为了在一定程度上抑制背景中杂散光的干扰，我们可以选用相对高效的光滤波器对接收到的信号进行前端处理，对信号进行有效降噪。

1.2 调制、编码以及解调技术在现阶段的研究中， LED 可见光通信系统多采用基于亮度调制（ IM ）的DD 系统，编码方法多为二进制开钥控制（ OOK ）编码。

基于白光LED可见光通信的音频传输系统设计

基于白光LED可见光通信的音频传输系统设计一、引言随着无线通信技术的迅速发展，人们对数据传输的需求不断增加。

目前，基于无线电波的通信方式已经相对成熟，但频谱资源有限，受到干扰的机会较多。

因此，为了解决这个问题，可见光通信作为一种新的通信方式，逐渐引起人们的关注。

通过利用LED灯发射白光，用短波光传输数据，可见光通信在无线通信中具有很大的潜力。

本文将设计一个基于白光LED可见光通信的音频传输系统。

二、设计原理基于白光LED可见光通信的音频传输系统，通过调制音频信号，将音频数据转化为光信号，通过白光LED发射出去。

接收端的光电传感器将光信号转化为电信号，再经过解调，还原出原始音频信号。

整个系统主要包括发送端和接收端两个部分。

三、系统设计1.发送端设计(1)接收音频信号。

设计一个音频信号采集电路，将外界的声音转化为电信号，并经过放大电路放大音频信号，然后转化为低频模拟信号。

(2)模拟信号转数字信号。

使用模数转换器将模拟信号转换为数字信号，以便后续处理。

(3)数字信号编码。

将数字信号进行编码，消除冗余信息并进行差错纠正，提高数据传输的可靠性。

(4)数字信号调制。

将编码后的数字信号转换为频率可变的电信号，以便驱动白光LED发射器。

(5)白光LED发射。

通过控制白光LED的亮度来对音频信号进行传输，亮度变化越明显表示对应的数据位为1，亮度变化越微弱表示对应的数据位为0。

2.接收端设计(1)光电传感器接收。

设计一个光电传感器来接收白光LED发射的光信号，将光信号转化为电信号。

(2)电信号放大。

对光电传感器输出的电信号进行放大，增强信号的幅度，便于后续处理。

(3)电信号解调。

将放大后的电信号进行解调，将频率可变的电信号还原为数字信号。

(4)数字信号解码。

对解调后得到的数字信号进行解码，将其还原为原始的音频信号。

(5)音频信号输出。

将解码后的音频信号通过音频播放器输出。

四、系统性能1.传输距离。

由于可见光通信的传输距离受到环境亮度的影响，所以在设计过程中需要考虑不同环境下的传输距离。

基于白光LED可见光通信的音频传输系统设计与实现

• 131•基于白光LED可见光通信的音频传输系统设计与实现南宁学院吕德深白光LED 可见光通信是一种应用前景广且绿色环保的无线通信技术。

文中结合白光LED 特性，利用白光LED 作为信号传输媒介根据可见光通信原理设计了一个音频传输系统。

系统发射端通过对音频数据解码得到PCM 数据，并将PCM 数据经调制技术转换为PWM 信号，得到的PWM 信号直接加载到LED 灯上，在光接收端接收到的PWM 信号通过功放直接还原出音频，实现音频信号的传输。

1 引言白光LED 具有灵敏度高、调制特性好，且能快速亮灭的发光特性（王世举,郜超军,戚丽丽,侯晓强.基于白光LED 的可见光通信系统[J].激光杂志,2016,37(09):69-71），使得其在可见光通信得到了广泛的应用。

白光LED 不仅可以用作照明，还可以用于数据的无线通信。

把数据信息经过调制技术加载到白光LED 上，利用白光LED 发出的人眼难辨认的高速、闪烁信号即能实现信息传送（陈泉润,张涛,郑伟波,李茹,崔钊.基于白光LED 可见光通信的研究现状及应用前景[J].半导体光电,2016,37(04):455-460+476）。

本文利用白光LED 作为传输媒介，将音频信号调制到LED 照明上实现数据传送，然后利用光检测器将接收的光信号转换成电压信号，进而对电信号进行处理和放大，把信号还原成原来的音频信号。

音频信号传输过程不依赖光纤等有线传输介质，通信成本低，无辐射，绿色环保。

图1 本文系统总体设计原理框图2 系统总体方案设计本系统主要由四部分联合构成，包括上位PC 机、Zigbee 信号中继主节点、基于PWM 光调制与发射的LED 照明节点、可见光接收与音频回放模块，系统原理框图如图1所示。

系统通过PC 机编写上位机软件实现将MP3音频信号解码得到PCM 数据，并通过蓝牙实时将数据发送给下位机系统，下位机由基于Zigbee 组建的星形网络组成，上位机发出的数据通过蓝牙接收后，信号中继主节点利用串口进行数据读取，接着将数据转发给各个子节点，子节点将接收的数据通过调制技术将PCM 转换为PWM 信号，并直接用于调制LED 灯管。

基于白光LED的音乐信号传输系统

２０１６年第３５卷第８期
传感器与微系统（ＴｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）
·１０１
ＤＯＩ：１０．１３８７３／Ｊ．１０００－９７８７（２０１６）０８－０１０１－－０４
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基于白光ＬＥＤ的音乐信号传输系统
ＭｕｎｓＳｉｃＣｓｉ＂Ｒｇｎａ’ｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ：ｙｓｔｅｍｂａｓｅｄ０ｎｗｈｉｔｅＬＥＤ
ＺＨＡＮＧＹｕ．ｙａｎ，，ＱＵＷｅｎ．ｂａｎ＇。，ＬＩＵＳｈｉ．ｃｈａｏ，。，ＣＨＥＮＧＪｉｅ．ｂｉｎｇ，。，ＺＨＡＯＬｉ．ｍｅｉ，
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＹａｎｓｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ０６６００４，Ｃｈｉｎａ；
张玉燕，渠文涵一，刘事超，程洁冰，赵丽梅＇。
（１．燕山大学电气工程学院，河北秦皇岛０６６００４；２．燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室，河北秦皇岛０６６００４）
摘要：白光ＬＥＤ照明与可见光通信技术相结合，构建基于白光ＬＥＤ的可见光无线通信系统。为解决近范围内（如飞机、医院、矿井等地）无线通信问题，基于可见光通信技术基本原理，利用白光ＬＥＤ的光源特性，提出了一种以通断键控（ＯＯＫ）为调制方式技术和ＰＩＮ管为光电探测器的可见光通信系统，用单片机ＡＴ８９Ｃ５１产生音乐信号且实现了在室内的传输，同时为了增强系统的通信性能，设计了ＬＥＤ光阵列，进行了相关的实验。通过实验表明：音乐信号能够通过白光ＬＥＤ可见光通信系统在室内的传输和播放，并且该系统能够满足近范围内的无线通信需求，系统中采用的ＡＳＫ调制和解调技术相对简单，大大降低了系统成本和设计的复杂性。关键词：白光ＬＥＤ；可见光通信；通断键控；ＡＴ８９Ｃ５１中图分类号：ＴＮ９２９文献标识码：Ａ文章编号：１０００－９７８７（２０１６）０８－０１０１－０４

基于大功率白光LED的可见光音频传输系统设计与实现

基于大功率白光LED的可见光音频传输系统设计与实现可见光通信是一项新兴基于白光LED的无线光通信技术能够同时实现照明和通信双重功能。

实现一种使用大功率白光LED音频传输系统。

发射端使用24V 单电源运放将音频信号放大后驱动大功率三极管控制LED发光，实现音频信号传输。

接收端采用光敏二极管接收设计低噪声前置放大电路，系统实现了音频信号无失真传输。

标签：可见光通信大功率白光LED 低噪声前置放大器音频传输一、引言白光LED具有高亮度、低功耗、使用寿命长、尺寸小、绿色环保等优点，被视为第四代节能环保型的照明光源[1]。

与普通光源比较，可见光LED 因其高速调制特性已被应用在中短距离光纤通信中，将照明与无线通信融于一体，逐渐发展成为一种新兴的光无线通信技术。

光无线通信技术与射频无线通信相比，有无需频带申请、造价低等许多优点。

本文选用10w大功率白光LED作为发光器件，光敏二极管作为接收器件，采用光强度调制/直接探测系统，设计实现了音频信号传送系统。

二、系统设计1.系统方案大功率白光LED 可见光音频传输系统如图1 所示，包括发送端和接收端两个子系统，可见光发送端子系统包括直流电源模块、信号输入模块与可见光通信发送模块；可见光接收端子系统包括直流电源模块、可见光通信接收模块与信号输出模块等。

发射端电路将待传输的音频信号转换成便于在光载波上传输的信号，经白光LED 驱动电路将电信号调制成LED 的光载波强度变化的光信号，以光束的形式发射到大气信道中进行传输，再由光电探测器接收光信号，将光信号转换成电信号，接收端电路对转换后的信号进行放大后驱动音箱，并将音频信号还原出来。

2.电源设计利用单片式开关稳压器LM2576-ADJ 替代线性稳压器构成串联开关式稳压电源，在电路中只需增加续流二极管和储能电感和滤波电容分压取样电阻等几只元器件，使电路更加简洁，除具有线性电源宽范围连续可调的优点外，同时使电源效率得到了大幅度提高，电路原理图如图2所示。

基于白光LED的可见光通信

优。
差可以稍大）；信号频率范围为３００～８０００Ｈｚ；输出电压有效值不小于０．４Ｖ；制作时钟频率为１０００Ｈｚ的ｍ序列发生器；减少２４Ｖ电源的供电电流Ｉ；传输距离大于３０ｃｍ。１．２方案论证与选择
电子技术・Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
基于白光ＬＥＤ的可见光通信
文／侯绍飞孙大鹏隋凯旋秦文华
生器、音频发生器（麦克风或ＭＰ３）、信号
ＬＥＤ可见光通信，利用半导体（ＬＥＤ）器件高速点灭的发光响应特性，将信号调制到ＬＥＤ可见光上进行传输，是无线通信与光通信的巧妙结合，为可见光通信提供
过ＬＥＤ的平均电流，并通过ＤＩＭ引脚可以接
在可见光通信装置中，采用的是脉冲模受很宽范围的ＰＷＭ调光。当ＤＩＭ输入的电
拟调制。考虑到脉冲模拟调制有四种方式：即压低于０．３伏时，功率开关关断，ＰＴ４１１５进
入为调频方波信号，输出为原始的模拟信号。
既简化了电路又增加了方案的可实施性。
１．２．２ＬＭ５６７中心频率选择在发射功率一定的情况下，带宽越窄，
该设备由自制直流电源、调制电路、ＬＥＤ驱
动电路、解调电路、功率放大器、正弦信号发
作为发收器件，信号源为语音或模拟波形信号。

基于大功率白光LED的可见光音频传输系统设计与实现

基于大功率白光LED的可见光音频传输系统设计与实现作者：郑淑军来源：《中文信息》2017年第04期摘要：可见光通信是一项新兴基于白光LED的无线光通信技术能够同时实现照明和通信双重功能。

实现一种使用大功率白光LED音频传输系统。

发射端使用24V单电源运放将音频信号放大后驱动大功率三极管控制LED发光，实现音频信号传输。

接收端采用光敏二极管接收设计低噪声前置放大电路，系统实现了音频信号无失真传输。

关键词：可见光通信大功率白光LED 低噪声前置放大器音频传输中图分类号：TN929.1 文献标识码：A 文章编号：1003-9082 （2017） 04-0007-02一、引言白光LED具有高亮度、低功耗、使用寿命长、尺寸小、绿色环保等优点，被视为第四代节能环保型的照明光源[1]。

光无线通信技术与射频无线通信相比，有无需频带申请、造价低等许多优点。

本文选用10w 大功率白光LED作为发光器件，光敏二极管作为接收器件，采用光强度调制/直接探测系统，设计实现了音频信号传送系统。

基于LED可见光通信的中英同声传译系统

基于LED可见光通信的中英同声传译系统随着全球化的发展以及国际交流的增加，多语言之间的交流变得越来越重要。

语言障碍也成为了跨国交流的一大障碍。

针对这个问题，科技界不断探索各种解决方案，其中基于LED可见光通信的中英同声传译系统就是一种具有潜力的新技术。

在过去的几年里，LED可见光通信技术已经得到了长足的发展。

与传统的无线通信技术相比，LED可见光通信技术具有更高的安全性、更低的干扰以及更大的带宽等优势。

基于LED可见光通信的中英同声传译系统成为了一种具有吸引力的解决方案。

它可以在不同语言之间进行实时的语音翻译，从而实现跨语言的交流。

这一系统的工作原理是利用LED可见光通信技术进行双向的语音传输。

用户说出需要翻译的话语，系统将该语音信号转换成数字信号，并通过LED发射出去。

接收端的LED接收器接收到信号后，将其转换为数字信号，并通过语音合成技术转换成目标语言的语音输出。

整个过程实现了中英文之间的实时同声传译。

基于LED可见光通信的中英同声传译系统具有许多优点。

它具有较高的安全性。

由于可见光无法穿透墙壁，因此通信信号不会泄露到外部环境中，从而保证了用户的隐私和信息安全。

该系统的干扰性较低。

由于可见光通信不受射频干扰的影响，因此信号的传输稳定性更高，通信质量更可靠。

该系统的带宽较大，可以支持高清晰度的语音信号传输，从而提供更好的用户体验。

基于LED可见光通信的中英同声传译系统也存在一些挑战和限制。

双向通信的实时性要求系统具有较高的计算能力和运行速度，这对系统的硬件和软件都提出了较高的要求。

系统在复杂环境下的性能稳定性和通信距离也是需要进一步优化的方面。

系统的成本也是一个需要考虑的因素，特别是在大规模应用中，如何降低系统的成本是一个需要解决的问题。

针对这些挑战和限制，科技界正在不断进行科研和技术的创新。

针对实时性和性能稳定性方面，可以通过优化系统的算法和硬件设计来提高系统的运行速度和稳定性。

随着LED技术的不断发展，LED可见光通信技术在复杂环境下的性能也会逐渐提高。

基于白光led的可见光通信系统的设计与实现

基于白光led的可见光通信系统的设计与实现白光LED可见光通信系统是一种利用白光LED作为发射器和接收器，通过光信号传输数据的新型通信系统。

它的研究和应用在能源资源紧缺和无线电频谱资源饱和的现今社会具有重要意义。

本文将详细介绍白光LED可见光通信系统的设计与实现，以及其在实际应用中的指导意义。

首先，白光LED可见光通信系统的设计要考虑光源的选择和调制方式。

白光LED具有高亮度、低功耗等优势，是一种理想的光源选择。

在调制方式上，可以使用脉冲振荡调制（Pulse Amplitude Modulation，PAM）或正弦调制（Amplitude-Shift Keying，ASK）来传输数字数据，或者使用频分多址（Frequency Division Multiple Access，FDMA）或时分多址（Time Division Multiple Access，TDMA）来传输多用户数据。

其次，在接收端的设计中，需要考虑接收器的灵敏度和信号处理算法。

灵敏度决定了接收器对发送端光信号的接收能力，而信号处理算法则决定了数据的解调和恢复。

为了提高接收器的灵敏度，可以采用高性能的光电检测器，并使用前向误差纠正（Forward Error Correction，FEC）等技术来降低误码率。

在信号处理算法方面，可以使用时域均衡（Time Domain Equalization，TDE）和自适应调制（Adaptive Modulation，AM）等算法来提高系统的容错性和传输速率。

此外，白光LED可见光通信系统还需要考虑光线传输的可靠性和安全性。

光线传输容易受到障碍物的干扰，所以需要设计合理的光线传输路径和布局，避免造成信号衰减和传输中断。

同时，为了保证通信的安全性，可以采用加密技术和认证机制来防止信息泄露和非法接入。

在实际应用中，白光LED可见光通信系统具有广阔的前景和指导意义。

首先，它可以在各种室内环境中实现高速、高容量的无线通信，为人们提供更加便捷和快速的信息传输方式。

短距离LED可见光音频传输系统设计

短距离LED可见光音频传输系统设计梁烈勇【期刊名称】《电子技术应用》【年(卷),期】2012(38)9【摘要】基于白光LED照明和通信双重作用,构建了一种短距离白光LED可见光音频传输系统.从短距离、低功率系统考虑,分析可见光传输模型和影响因素,设计可行的可见光发射端和接收端.采用AGC电路和限幅放大电路提高系统的动态范围,保证语音信息输出稳定;采用阵列接收方式扩大接收角,提高系统灵敏度.为了实现系统噪声匹配,设计了低噪声高增益前置放大器.测试结果表明,系统实现了可见光短距离音频信息的无失真传输,验证了系统的可行性.%In the paper, a short - distance white LED visible light audio transmission system based on the dual role of white LED lighting and communication is proposed. Considering the system from short distance and low power angle , a feasible sender and receiver are designed. And the model and influencing factors of the visible light transmission are analyzed in the paper. The AGC circuit and limiting amplifier circuit are adopted to improve dynamic range and ensure voice information output stability. And the array of receivers are applied to expand the acceptance angl and improve system sensitivity in the system. In order to realize noisy matching, a low-noise and high-gain preamplifier is designed. The measurement results show that the proposed communication system is an error-free data transmission inline—of—sight atmospheric channel which verifies the feasibility of the system.【总页数】3页(P18-20)【作者】梁烈勇【作者单位】广西桂林市空管站技术保障部,广西桂林 541004【正文语种】中文【中图分类】TN929.1【相关文献】1.基于白光LED可见光通信的音频传输系统设计 [J], 吕德深;梁承权2.基于白光LED可见光通信的音频传输系统设计与实现 [J], 吕德深3.LED可见光通信的音频传输系统的分析研究 [J], 樊宝文;张文婷;吕无畏4.基于LED的可见光一对多音频传输系统设计 [J], 李金佳; 刘子琪; 李涛; 姜东晓5.LED可见光通信的音频传输系统的分析研究 [J], 樊宝文;张文婷;吕无畏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于LED_可见光的音频通信系统设计

第13期2023年7月无线互联科技Wireless Internet TechnologyNo.13July,2023基金项目:商洛学院科研项目;项目编号:21FK004㊂大学生创新创业训练项目;项目编号:S202111396037㊂作者简介:刘正一(2000 ),男,江苏淮安人,本科生;研究方向:无线光通信技术㊂∗通信作者:张娜(1987 ),女,陕西商洛人,讲师,硕士;研究方向:无线光通信技术,深度学习㊂基于LED 可见光的音频通信系统设计刘正一,张㊀娜∗,李㊀娜(商洛学院电子信息与电气工程学院,陕西商洛726000)摘要:能够实现室内照明与无线通信双重功能的基于LED 的可见光通信技术,因其绿色环保的优势而受到越来越多人的关注㊂文章研究了一套基于STM32单片机的LED 可见光通信的音频通信系统㊂该系统由发射模块和接收模块组成,通过对发送端LED 灯与接收端的距离进行调试,从而对LED 可见光通信进行验证㊂测试结果表明,当传输距离为30~50cm 时,能播放出较好的音质㊂该系统实现了可见光音频通信的功能,具有很好的实用性㊂关键词:LED 可见光;无线通信;STM32单片机;音频传输中图分类号:TP311㊀㊀文献标志码:A 0㊀引言㊀㊀利用发光二极管发出明暗闪烁㊁肉眼不可见的光信号来传递信息的可见光通信(VLC),传输时不需要有线信道作为介质,是直接在空气中传送光信号的一种通信方法[1-3]㊂该系统的安全性非常高,用窗帘或其他遮挡物遮挡住可见光时,信息不会被泄露㊂多台计算机并行也不会影响其通信的速度㊂因为它不使用无线电通信,所以对电磁信号很敏感㊂该系统可以应用于对电磁信号敏感的地方,如秘密单位㊁学校㊁军队和医院等㊂安全性很高,无需使用Wi-Fi 信号,网络就可以通过LED 可见光通信连接[4-5]㊂在照明方面,发光二极管的调制特性好㊁绿色环保㊁功耗低及体积小[6]㊂考虑到白光LED 的节能环保特性,很有可能会成为下一代的固体光源被人们广泛使用,并且完全有可能取代之前的白炽灯㊁荧光灯等照明设备㊂同时,发光二极管LED 还有调制速度快㊁响应时间短的特点,因此可以设计一种基于LED 可见光的音频通信系统[7]㊂VLC 与传统无线通信相比较,具有频谱资源丰富㊁安全㊁绿色节能等特性,还具有传输效果稳定㊁输出音质好㊁功耗低㊁制作简单等优点,是未来移动通信无线网络的一大发展趋势,可推广应用于智能交通㊁智能家居㊁无线接入等场景㊂基于此,本文以无线光通信为背景,以STM32为核心处理器,由发送端和接收端两部分构成完成可见光音频通信系统的设计㊂1㊀系统的组成与工作原理㊀㊀利用可见光传输音频信号的通信系统由发射模块和接收模块组成,通过A /D 模块和单片机调制处理将输入的音频模拟信号转化为相应的电信号,在发送端通过LED 驱动电路把电信号转化成光信号,由LED 灯发送;在接收端,光电感应器将光信号转换成微弱的电信号,再经过前置放大电路㊁单片机解调处理和D /A转换,通过有源音箱连接音频输出电路,实现音频信号的完整传输,播放音频信号㊂整体的系统组成如图1所示㊂图1㊀系统组成2㊀硬件电路设计2.1㊀单片机控制电路㊀㊀单片机控制电路选用STM32F103C8T6单片机作为信号调制的芯片,既应用于发射电路,又应用于接收电路,可完成模拟信号和数字信号的调制,同时具有高性能㊁低电压㊁操作简单㊁易开发等优点[8]㊂2.2㊀音频信号输入电路㊀㊀音频信号输入电路是利用电脑或手机的音频输出作为系统的音频输入源,用耳机口输出音频信号[9]㊂因为输入的音频信号较微弱,所以此处采用运算放大器LM386来放大信号,放大电路原理如图2所示㊂图2㊀音频输出放大电路2.3㊀LED 驱动电路㊀㊀光强度调制是指LED 的光强信号随着声音信号的输入而变化,把电信号转换成光信号,并将声音信号当作可见光信号来完成传输㊂LED 驱动电路是将调制后的音频信号加载到LED 上,此处通过连接三极管控制LED 的通断,并通过连接信号实现传输㊂驱动电路原理如图3所示㊂图3㊀驱动电路原理2.4㊀前置放大电路㊀㊀光电转换模块能将光信号转换成电信号,但输出的电流很小,并且还夹杂噪声,因此需对信号进行放大㊁滤波处理㊂传感器的输出电流通过运算放大器两端的反馈电阻按欧姆定律转换成电压㊂一个反馈电阻连接在输入和输出之间,形成电压并联负反馈,使电路在不平衡电路的情况下,具有低噪声㊁稳定增益㊁增加动态范围等特点㊂输入和输出之间桥接一个反馈电阻,形成电压并联负反馈,使电路具有低噪声和稳定增益的特点㊂动态范围增大,不需要平衡电路㊂前置放大电路原理如图4所示㊂图4㊀前置放大电路原理2.5㊀音频信号输出电路音频输出电路利用有源音箱将接收到的信号进行放大滤波处理,然后驱动扬声器播放音乐,本文采用QT -T08型号的有源音箱驱动扬声器播放音乐,简单的原理如图5所示㊂图5㊀音频输出电路3　实验结果分析㊀㊀系统实物如图6所示㊂将发射板和接收板的两根USB 线插到电脑上,给两个板子都通电㊂打开开关发现发射板上靠下方的LED 点亮,此时就可以在电脑上放歌,并且能听到音箱里播放出来的声音㊂通过不断调整两个板子之间的距离和室内灯光的强度,最后发现在30~50cm 播放音频基本没有杂音,可以播放出较好的音质㊂当光源被遮挡住,音乐停止播放,说明该系统的光源遭到影响时,信号无法正常传输㊂在测试过程中发现增大发射板与接收板之间的通信距离,音乐声会随着距离增大而减小,当距离超过1m 以外,音乐声会逐渐消失㊂当发射板与接收板的距离非常近时,杂音会很大,原因是距离太近,光照太强,会导致光电传感器处于饱和状态,不能处于很好的导通状态,也就不能很好地通信㊂图6㊀系统实物4　结语㊀㊀本文为基于LED可见光的音频通信系统的设计方案,将电脑或手机的音频作为该系统的音频输入源,通过发送模块由LED灯将音频信息发送到大气中,通过调整发送端LED灯与接收端光电探测器之间的距离为30~50cm时,接收模块能够将接收的信号由音响进行播放且音质较好,实现了LED可见光的音频通信功能㊂可见光通信是未来移动通信无线网络的一大发展趋势,能够服务于人们的生活,影响人们的生活方式,可推广应用于智能交通㊁智能家居㊁无线接入等场景㊂参考文献[1]CHI N,HAAS H,KAVEHRAD M L.Visible light ㊀㊀㊀㊀㊀communi-cations:demand factors,benefits and opportunities[J].IEEE Wireless Communications,2015 (2):5-7.[2]WANG Y Q,WANG Y G,CHI N,et al.Demonstration of575Mb/s downlink and225Mb/s uplink bi-directional SCM-WDM visible light communication using RGB LED and phosphor-based LED[J].Optics Express,2013(1): 1203-1208.[3]张颖.室内可见光通信系统中多用户接入技术研究[D].西安:西安电子科技大学,2014.[4]张娜,唐卫斌,陈思瑞.基于LED可见光通信系统的设计[J].电子测量技术,2020(8):125-128. [5]张力平.可见光通信异彩将现[J].电信快报, 2014(1):48.[6]吕德深,梁承权.基于白光LED可见光通信的音频传输系统设计[J].电子世界,2018(21):131-132.[7]梅卫平.基于白光LED的可见光通信系统的研究[D].重庆:中南大学,2011.[8]王涛,陈善继.基于STM32的VLC字符传输系统[J].实验技术与管理,2016(10):139-141.[9]党方.基于白光LED的室内点对点可见光通信系统研究[D].郑州:郑州大学,2018.(编辑㊀王永超)Design of audio communication system based on LED visible lightLiu Zhengyi Zhang Na∗Li NaElectronic Information and Electrical Engineering College Shangluo University Shangluo726000 ChinaAbstract The visible light communication technology based on LED can realize the dual functions of indoor lighting and wireless communication which has the advantages of green and environmental protection so it is concerned by more and more people.This paper studies a set of audio communication system based on STM32single-chip microcomputer for LED visible light communication.The system consists of transmitting module and receiving module. The system verifies the LED visible light communication by the distance between the sending end led light and the receiving end.The test results show that when the transmission distance is30~50cm good audio quality can be played.The system realizes the function of visible light audio communication and has good practicality.Key words LED visible light wireless communication STM32single-chip microcomputer audio transmission。

以白光LED可见光通信为基础的音频传输系统构建探析

以白光LED可见光通信为基础的音频传输系统构建探析白光LED具有较强的灵敏性和调制性，并且能够实现快速点灭，利用一定的调制技术将电信号加载到LED照明系统中进行信号传输，就能达到数据传输目的。

白光LED可见光通信比以往的射频通信以及红外线通信更具优势，不仅具有较高的发射功率，还不会对人眼产生危害，并且成本相对较低，所以其在音频传输系统设计中应用，能够在很大程度上提高音频传输系统的运行水平。

1.基于白光LED可见光通信的音频传输系统设计原理1.1可见光调制原理调制是指在光波中加入需传输信号的过程，而光调制是指采用相关手段促使载波强度、振幅以及频率发生改变，从而通过载波来实现信息传输的过程。

基于白光LED可见光通信的音频传输系统通过调制LED发光强度，利用LED驱动电路对白光LED发光进行控制，该驱动电路的基本运行原理是：将一定的调制电流与偏置电流给予白光LED，通过相对恒定的偏置电流驱动白光LED在超过阈值的线性工作区运行，从而使其具备照明性能[1]。

1.2光电转换原理在本系统光电转换部分的设计过程中，选用了C12702-11APD模块，该模块主要包括高电压电源电路、APD、温度补偿电路以及信号放大电路等组成部分，可对微弱光线进行有效检测，并且只需外接+5伏电源就能顺利运行。

APD属于一种半导体光电检测装置，其拥有内部信号放大机制。

对于一般的硅光电二极管，如果将一个光子输入其中，最多仅能产生一个信号，但若将一个光子输入到APD中，则至少能产生一个信号。

在内部耗尽层处在高电场的状态中，会利用雪崩放大来达成这种效果。

耗尽层电场的大小以及环境温度对APD增益有着决定性影响。

所以，为了确保APD增益的稳定性，应当对偏压进行适当的温度补偿，而APD模块内部拥有一个微控制器，可以对其增益发挥稳固功能。

APD模块拥有一个由电压控制器、温度传感器以及高压发生器组成的偏压控制电路，能够有效设置APD增益，并确保其稳固性。

一种基于LED可见光通信的音频与视频传输系统设计

一种基于LED可见光通信的音频与视频传输系统设计作者：徐嘉伟张国忠来源：《山东工业技术》2019年第09期摘要：基于LED节能灯照明的可见光通信（Visible Light Communication，VLC）技术是近年来迅速发展的一种新型通讯技术，对于可见光通信方面现在世界各国都有或多或少的研究，发达国家已经在VLC的通信距离和通信速度等方面都取得了一定的成果，国内的研究虽然在这些方面都有一些研究，但距离商业运用还有距离。

本项目设计了一套基于白光LED可见光通信的音频与视频传输系统。

关键词：可见光通信；音频传输；视频传输DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2019.09.1291 可见光通信的音频视频传输现状可见光通信技术是基于LED节能灯照明的传输基础上近年来迅速发展的一种新型通讯技术，它利用室内随处可见的照明设备代替无线LAN局域网基站发射信号，其通信速度可达每秒数十兆至数百兆；发射功率高、不占用无线电频谱、无电磁干扰和电磁辐射、节约能源等都是它的优点。

现在世界各国都在积极发展可见光通信技术，发达国家已经在VLC的通信距离和通信速度等方面都取得了一定的成果，国内的研究虽然在这些方面都有一些研究，但距离商业运用还有距离。

现有的技术中，大多是单一的音频传输或是单一的视频传输，并且传输距离较短。

2 可见光通信的音频视频传输的设计2.1 本文主要解决问题本设计主要需要解决的问题是：如何将基于LED可见光通信的音频传输与视频传输结合到一个设备中进行传输，并且在传输的过程中互不干扰地传输清晰无损的信号，同时还可以与照明相结合。

2.2 主要模块介绍基于LED节能灯照明的可见光通信的音频与视频结合传输系统总体可以分为发射系统部分和接收系统部分。

视频传输系统结构框图如图 1 所示，视频传输系统部分大致也分为发射与传输部分，细致分顺序由8部分组成，分别是：摄像头图像输入、视频信号数据采集电路、LED驱动电路（带光学天线）、节能LED以上为发射部分；中途由LED可见光无线传输；还有光电检测单元、信号调理电路、视频信号数据恢复电路以及输出显示屏为接收部分。

基于白光LED的室内可见光通信系统研究

基于白光LED的室内可见光通信系统研究一、概述随着科技的飞速发展和人们生活水平的提高，无线通信技术在日常生活中扮演着越来越重要的角色。

传统的无线通信系统，如无线电和微波通信，在频谱资源日益紧张的情况下，面临着巨大的挑战。

为了寻找新的通信频段和方式，可见光通信（Visible Light Communication，VLC）技术应运而生，成为近年来研究的热点。

可见光通信是一种利用可见光波段进行信息传输的无线通信技术。

其基本原理是将信息编码后调制到高速闪烁的可见光信号上，通过光线的直射、反射或散射传输信息，接收端通过光电探测器将光信号还原为电信号，进而实现信息的传递。

由于可见光通信使用的是人眼可见的光谱范围，因此它具有频谱资源丰富、无需申请频谱使用权、保密性强、节能环保等诸多优势。

在室内环境下，基于白光LED（发光二极管）的可见光通信系统研究更是受到了广泛关注。

白光LED作为一种高效、节能、环保的光源，已经被广泛应用于照明领域。

将通信功能与照明功能相结合，不仅可以实现照明与通信的双重功能，还能有效降低通信系统的成本和维护难度。

由于室内环境相对封闭，光线传输路径相对固定，因此基于白光LED的室内可见光通信系统具有更高的通信质量和稳定性。

本文旨在研究基于白光LED的室内可见光通信系统的关键技术、性能优化及应用前景。

通过对系统架构、信号调制与解调、信道编码、光源与光电探测器选择等关键技术的深入分析，探讨提高系统传输速率、增强系统抗干扰能力、降低系统能耗的有效方法。

同时，结合实际应用场景，对基于白光LED的室内可见光通信系统的性能进行评估和优化，为其在未来的智能家居、物联网等领域的应用提供理论支持和实践指导。

1. 研究背景：介绍可见光通信技术的发展历程，阐述白光LED 在室内通信中的潜在应用价值。

随着信息技术的飞速发展，无线通信技术在人们的日常生活中扮演了越来越重要的角色。

随着无线通信设备的日益增多，无线电频谱资源变得越来越紧张，传统的无线通信技术在满足日益增长的数据传输需求时面临巨大的挑战。