论白光LED语音通信系统调试与实现范文
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摘要：传统的无线电通信的频带资源已经极其匮乏，而且还存在电磁辐射，尤其在某些电磁敏感区，无线电通信还受到严格的限制。而新兴的可见光通信相比较于无线电通信技术具有安全性好、无电磁干扰、不需频带申请等优点，还可以实现室内照明、通信和定位等多重功能。本文介绍了一种基于白光led的语音通信系统。
一、白光LED语音通信系统的组成
音频信号传输实验系统由发射端PC1、系统发射板、系统接收板和外接音箱设备组成[1-4]。当音频传输系统的发射板和接收板直接通过电脑USB口上电后，将音频线一端和发射端电脑PC1的音频口相连接，另一端和发射板的音频信号输入口相连接，再将发射板的音频信号传输端和接收板的音频信号接收端对齐，然后将接收端的音频口和外部音箱设备相连接[5-6]。接着在发射电脑PC1端随便打开一个网络音频并播放后，通过不断的调整发射板和接收板之间的距离就能得到比较清晰的音频信号，至此就完成了声音形式的信号的传输功能[7]。如下图1所示。
二、音频信号传输系统的工作原理
其系统发射板和系统接收板主要的传输过程如下[8-10]；在发射端：发射端PC1可直接将本地音频文件或者网络音频通过音频线传送到发射板上，首先通过USB串口转换芯片CH340G转换成TTL电平信号，然后通过DC—DC转换电路模块采集STM32单片机处理后，再将调制了的信号传送到LED驱动电路模块驱动LED灯发出高频率闪烁光信号，就可实现将音频信息加载到LED可见光脉冲上去，然后再发送到空气信道中。在接收端：首先通过光电模块把检测到的光脉冲转换成电平信号，接下来传送到信号放大模块对电平信号进行放大后，接着把放大的电平信号传送到STM32中进行解调处理。将接收到携带音频信息的数字信号再通过DC—DC转换电路模块还原出来，最后通过接收板的音频输出端连接的音箱或者喇叭就可以播放出发射板发送的音频信号。
三、音频通信系统分析
就室内的可见光照明通信系统而言，直射式通信链路很容易因为被阻挡而导致通信失败。然而室内环境中墙体和家具等物体的漫反射现象普遍存在，因此很有必要利用墙面及家居表面的一次反射链路及二次反射链路作为音频通信的信道。如下图2所示，发射端电脑PC1通过发射板发送出的光脉冲信号经过平面镜的一次反射后到达接收板，通过调整发射板和接收板的距离及角度，外接音响就能清晰的播放出发射端PC1播放的网络音频信号。
四、结论与展望
本文的通信系统完成了声音信号的传输功能，最远通信距离可达到2m，由于发射端LED功率较小，因此在背景光强度较大的情况下会对声音信号传输产生一定的干扰。因此LED灯的功率要足够大才能满足室内的照明要求，同时为了避免照明死角和通信盲区的存在，故需要多个发射端，同时直射式链路和反射式链路还要互补存在才能进行有效的通信。
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作者：张立龙 单位：