融合PLC的LED可见光通信音频传输系统的研究

路等组成了PLC适配器。

3 实验系统音频信号传输测试

3.1 LED可见光通信音频传输系统实验测试

实验系统搭建好后的实物图如图6所示。

打开电脑中的一个MP3音频文件作为音频测试信号，先采用1W功率的LED光源，当收发距离较近时，扬声器传出洪亮饱满的歌曲，音质很好，没有明显失真。随着距离增加，歌曲声音减弱，分析其原因，是由于系统没有设计自动增益控制电路，所以随着传输距离的增大，接收端光电信号幅度会有明显衰减^[12]，下一步将考虑加入自动增益控制电路以自动调节信号增益。当更换功率为3W的大功率LED光源后，在保持输出信号音量和音质不变的情况下，传输距离得到延长。经实验测试，在50cm传输距离内，扬声器传出的歌曲无明显失真，实验传输效果良好。如果在无线光信道中采用聚光器，则系统的音频传输距离还会延长。

3.2 融合PLC的LED可见光通信音频传输实验测试

实验测试过程在同一变压器下的电力线上进行，电脑输出的音频信号与PLC适配器1相连，PLC适配器1与电源插座1相连;LED可见光音频传输系统的发射板与PLC适配器2相连，PLC适配器与电源插座2相连。连接组成的系统实物图如图7所示。

实验系统搭建好后，电脑输出的MP3 音频文件作为音频测试信号，先通过电力线传输至VLC发射板，再经过可见光无线信道传输至VLC接收板，接收板输出信号至有源音箱驱动扬声器发声。实验测试表明，收发距离较近时，可以实现音频信号的传输，但扬声器发出的声音偏小，声音保真度不够高，音质较差。分析其原因有两方面，一方面，系统中有一部分传输线路采用了普通网线，不是音频信号的理想传输线路，对音频信号产生一定干扰和衰减;另一方面，音频信号经过电力线传输时会受到干扰和较大衰减。这些都是融合PLC的可见光通信系统在面临应用前需要进一步研究解决的问题。

4 结论

本文利用可见光通信原理，组建了简单可行的LED可见光通信音频传输实验系统，该系统无需模数转换电路、组建方便、性能稳定，利用生活中常用的电脑(或手机、收音机等)、有源音箱和设计简单的电路，实现了音频信号的可见光通信传输。实验测试表明，在3W大功率LED光源直射下，系统可以在50cm传输距离内输出音质较好的音频信号。在该系统基础上，通过增加电力线通信模块，组建融合PLC的LED可见光通信音频传输实验系统，进行了尝试性实验，初步实现了音频信号在低压电力线和无线光信道中的传输，但音频信号受到一定的干扰和衰减，为提高输出的音频信号的音质，还需要进一步研究改善，以便实现该系统的实用化。

参考文献：

[1]梁烈勇.短距离LED可见光音频传输系统设计[J].电子技术应用,2012,38(09):18-20.

[2]袁卫文,蒯震华,吕振彬.基于VLC的室内无线视频语音通信系统的设计和实现[J].计算机测量与控制,2015, 23(03):946-948.

[3]刘冰,薛德宽,黄兴洲,等. LED可见光模拟通信实验系统的设计[J].电声技术,2015, 39(09):37-41.

[4]杨文宁,宋路,于林韬.LED强光手电可见光应急通信系统研究[J].光通信技术,2014,38(09):28-30.

[5]江晓明,朱孝勇,刘涛,等. LED室内可见光语音通信系统设计及实现[J].激光技术,2014,38(06):807-812.

[6]张晨亮,苏学军,王文,等.基于白光LED的可见光通信系统研究[J].光通信技术,2015,39(05):44-46.

[7]沈年凤,张洪明,姚敏玉.基于无线可见光通信的双向语音对讲系统[J].光电子激光,2014,25(10):1900-1905.

[8]S.Galli,A.Scaglione,Z.Wang, et al. For the grid and through the grid: The role of power linecommunications in the smart grid[J].Proceedings of the IEEE, 2011,99(06):998-1027.

[9]杨立伟,侯聪,程强.可见光通信与电力线融合技术研究[J].电信网技术,2014(02):58-61.

[10]RUBINSTEIN M, VUKICEVIC A, RACHIDI F, et al. Impact of the Symmetry of Coupling-Decoupling Networks on the Conducted Immunity Testing of PLC Modems[C]. Electromagnetic Compatibility, 2007. EMC Zurich 2007. 18th International Zurich Symposium on. IEEE, 2007: 485-488.

[11]ACHAICHIA P, Le BOT M, SIOHAN P. OFDM/OQAM: a solution to efficiently increase the capacity of future PLC networks[J].Power Delivery, IEEE Transactions on, 2011, 26(04): 2443-2455.

[12]汪永辉,陈名松,汤玲利.基于IPPM的白光LED照明通信系统设计[J].光通信技术,2014,38(01):53-56.

本文来源于《电子产品世界》2017年第2期第45页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。