基于白光LED的室内可见光通信系统发射端电路设计仿真(8)
3.1.2可见光无线集线器
可见光无线集线器是可见光通信网络中的核心组成部分。图3.3所示为中心控制处理单元的组成框图。
图3.3 中心控制处理单元组成框图
该控制中心一方面接收来自计算机用户的信息，另一方面它分时段的将接收到的信息通过主光源以广播的方式发送出去。网内的计算机用户接收主光源的信息，并通过用户地址判别该信息是否属于自己，如果是则接收，否则便丢弃。另外中心控制处理单元可以与外部网络进行连接，网内的计算机用户也可以通过它作为网桥来访问外部网络。
3.1.3可见光通信适配器
可见光通信适配器是计算机用户进行光信号收发的通信设备，其组成框图如图3.4所示。
图3.4 可见光通信适配器组成框图
为了充分利用现有有线局域网的资源，选择10Base—T以太网卡为适配器与计算机的接口卡。发送数据时，数据格式转换单元首先将以太网的曼彻斯特差分信号转换成适合可见光传输的非归零码(NRZ)。转换后根据目的地址选择相应的扩频码进行扩频，经过扩频后，经由驱动电路驱动用户光源发出光信号。接收数据时，APD光电探测器接收主光源光信号并转换为相应的电信号，然后经过简单的滤波处理及解调电路后恢复成NRZ电信号。由于主光源是以广播的方式发送信号，此时接收的信号不一定是该用户所需的信号，必须经过解扩单元进行处理。如果信号的地址码与本地地址码相匹配，则用户信息可以正确恢复出来，否则便丢弃。恢复后的用户信息在经过数据格式转换单元后，就可以通过以太网卡送入计算机[14]。
3．2 VLC系统发射端电路设计
发射端由编码器和驱动器组成，需要调制的信号通过编码器进行编码处理，其中编码器采用单片机，这样可以根据实际需要来实现不同的编码。但是由于单片机的输出电流太小，不足以驱动LED灯，所以要进行驱动电路的设计，使用编码器发出的码来驱动LED灯，由此得到发射端系统结构如图3.5。
图3.5 发射端系统结构示意图
3.2.1 LED驱动器特性
原始电源有很多种方式， 但无论哪种电源，都不能直接给LED供电。因此要用LED必须解决电源变换的问题。LED实际是一个电流驱动的低电压单向导电器件，LED驱动器应具有直流控制、高效率、PWM调光、过压保护、负载断开、小型尺寸及简便易用的特性。
用原始电源给LED供电有4种情况：低电压驱动、过渡电压驱动、高电压驱动、市电驱动。在可见光电路系统中，电源电压由于经过调制，电压比较低。因此一般采用低电压驱动。
低电压驱动就是指用低于LED正向导通压降的电压驱动LED，如一节普通干电池，正常供电电压在0.8-1.65V之间。低电压驱动LED需要把电压升高到足以使LED导通的电压值。其最佳技术方案是电荷泵式升压变换器。
目前，白光LED驱动电路按照负载连接方式分为:并联型、串联型和串并混联型，从提供的驱动类型分为电压驱动型和电流驱动型。通常白光LED驱动类型是结合上述两种分类类型，分为四种常用的电源驱动方式:l)电压源加镇流电阻驱动;2）电流源加镇流电阻驱动;3)多路电流源驱动;4)磁升压方式驱动串联LED驱动。串联驱动与并联驱动的优缺点如下表3.2所示:
表3.2 串联驱动与并联驱动的优缺点
并联方式驱动白光LED 串联方式驱动白光LED
低驱动电压（4.1V-5V） 高驱动电压（通常高于16V）
低EMI辐射，低噪声 高EMI辐射，高噪声
流过每个LED的电流不同 流过每个LED的电流恒定