論白光LED語音通信系統調試與實現范文
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摘要：傳統的無線電通信的頻帶資源已經極其匱乏，而且還存在電磁輻射，尤其在某些電磁敏感區，無線電通信還受到嚴格的限制。而新興的可見光通信相比較于無線電通信技術具有安全性好、無電磁干擾、不需頻帶申請等優點，還可以實現室內照明、通信和定位等多重功能。本文介紹了一種基于白光led的語音通信系統。
一、白光LED語音通信系統的組成
音頻信號傳輸實驗系統由發射端PC1、系統發射板、系統接收板和外接音箱設備組成[1-4]。當音頻傳輸系統的發射板和接收板直接通過電腦USB口上電后，將音頻線一端和發射端電腦PC1的音頻口相連接，另一端和發射板的音頻信號輸入口相連接，再將發射板的音頻信號傳輸端和接收板的音頻信號接收端對齊，然后將接收端的音頻口和外部音箱設備相連接[5-6]。接著在發射電腦PC1端隨便打開一個網絡音頻并播放后，通過不斷的調整發射板和接收板之間的距離就能得到比較清晰的音頻信號，至此就完成了聲音形式的信號的傳輸功能[7]。如下圖1所示。
二、音頻信號傳輸系統的工作原理
其系統發射板和系統接收板主要的傳輸過程如下[8-10]；在發射端：發射端PC1可直接將本地音頻文件或者網絡音頻通過音頻線傳送到發射板上，首先通過USB串口轉換芯片CH340G轉換成TTL電平信號，然后通過DC—DC轉換電路模塊采集STM32單片機處理后，再將調制了的信號傳送到LED驅動電路模塊驅動LED燈發出高頻率閃爍光信號，就可實現將音頻信息加載到LED可見光脈沖上去，然后再發送到空氣信道中。在接收端：首先通過光電模塊把檢測到的光脈沖轉換成電平信號，接下來傳送到信號放大模塊對電平信號進行放大后，接著把放大的電平信號傳送到STM32中進行解調處理。將接收到攜帶音頻信息的數字信號再通過DC—DC轉換電路模塊還原出來，最后通過接收板的音頻輸出端連接的音箱或者喇叭就可以播放出發射板發送的音頻信號。
三、音頻通信系統分析
就室內的可見光照明通信系統而言，直射式通信鏈路很容易因為被阻擋而導致通信失敗。然而室內環境中墻體和家具等物體的漫反射現象普遍存在，因此很有必要利用墻面及家居表面的一次反射鏈路及二次反射鏈路作為音頻通信的信道。如下圖2所示，發射端電腦PC1通過發射板發送出的光脈沖信號經過平面鏡的一次反射后到達接收板，通過調整發射板和接收板的距離及角度，外接音響就能清晰的播放出發射端PC1播放的網絡音頻信號。
四、結論與展望
本文的通信系統完成了聲音信號的傳輸功能，最遠通信距離可達到2m，由于發射端LED功率較小，因此在背景光強度較大的情況下會對聲音信號傳輸產生一定的干擾。因此LED燈的功率要足夠大才能滿足室內的照明要求，同時為了避免照明死角和通信盲區的存在，故需要多個發射端，同時直射式鏈路和反射式鏈路還要互補存在才能進行有效的通信。
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作者：張立龍 單位：