羅一鳴+趙曉帆+王凱麗

摘 要：文中設(shè)計(jì)了一款基于白光通信的手機(jī)高速數(shù)據(jù)傳輸裝置，可將發(fā)送方手機(jī)要發(fā)送的信息數(shù)據(jù)通過與手機(jī)連接的發(fā)射端裝置轉(zhuǎn)換成光學(xué)信號，并將信號調(diào)制成高質(zhì)量白光LED的高頻閃光形式，通過在接收方手機(jī)上加裝光學(xué)檢測與接收解調(diào)裝置，對白光中的調(diào)制信號進(jìn)行高速解調(diào)，并存入手機(jī)內(nèi)存，最終還原為原始信息數(shù)據(jù)。而且在適當(dāng)情況下，可以更換白光LED為激光LD發(fā)射頭，借助激光定向性好的特點(diǎn)，顯著提高了傳輸?shù)亩ㄏ蛐院捅Ｃ苄?，并增加了通信距離。

關(guān)鍵詞：白光通信；高速數(shù)據(jù)傳輸

1 作品簡介

本項(xiàng)目全稱為“光束”——一種基于白光通信的手機(jī)高速數(shù)據(jù)傳輸裝置。系統(tǒng)分為軟件控制部分與手機(jī)外設(shè)的硬件支持部分，可將發(fā)送方手機(jī)要發(fā)送的信息數(shù)據(jù)通過與手機(jī)連接的發(fā)射端裝置轉(zhuǎn)換成光學(xué)信號，并將信號調(diào)制成高質(zhì)量白光LED的高頻閃光形式，通過在接收方手機(jī)上加裝光學(xué)檢測與接收解調(diào)裝置，對白光中的調(diào)制信號進(jìn)行高速解調(diào)，并存入手機(jī)內(nèi)存，最終還原為原始信息數(shù)據(jù)。該裝置可在任何地方實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互傳，其便捷性優(yōu)于WiFi，與傳統(tǒng)的藍(lán)牙、WiFi等無線通信方式相比擁有數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，為大文件的快捷傳輸提供了可行方案。由于白光發(fā)射的定向性，使得調(diào)制白光照射不到的區(qū)域不會獲取信息，相比藍(lán)牙、WiFi，顯著提高了信息傳輸?shù)谋Ｃ苄院桶踩浴?/p>

作品成品圖如圖1所示。

工作原理如圖2所示。

PCB封裝如圖3所示。

2 創(chuàng)新點(diǎn)

當(dāng)前手機(jī)主要通過手機(jī)天線、WiFi天線以及藍(lán)牙向外界傳輸信息。這三種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，技術(shù)成熟度與完整性各不相同。

手機(jī)天線相比于其他兩種，完成度最高，通過這種方式理論上能夠?qū)崿F(xiàn)文件的快速傳輸，但在使用過程中需要通過運(yùn)營商的基站實(shí)現(xiàn)，消耗流量，成本較高，特別對于一些大型文件，采用這種傳輸方式不現(xiàn)實(shí)。

若通過WiFi傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)兩個設(shè)備連接到同一路由器時可以將路由器作為中介進(jìn)行文件傳輸。這種方式較為便捷，無需花費(fèi)額外費(fèi)用，雖廉價，卻存在傳輸速度較慢、WiFi信號為全空間發(fā)射、不夠直觀、安全性不高等問題。

藍(lán)牙是當(dāng)前用戶分享文件時普遍使用的方式，但這種方式卻存在一個致命缺陷，即速度緩慢。即使是先進(jìn)的藍(lán)牙4.0技術(shù)也只能使傳輸速度達(dá)到3 Mb/s，雖然可滿足藍(lán)牙耳機(jī)等設(shè)備的需求，但對于較大的文件就無能為力，常常為了發(fā)一個視頻需要等待很久。

針對當(dāng)前三種技術(shù)面臨的問題，文中研發(fā)出了一種傳輸速度快、安全便捷、成本低廉的手機(jī)間文件傳輸方式。本產(chǎn)品基于現(xiàn)有硬件進(jìn)行開發(fā)，有如下創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）在手機(jī)原有閃光燈的基礎(chǔ)上通過配合相應(yīng)的App實(shí)現(xiàn)通過閃光燈發(fā)送手機(jī)信息。通過這種方式只需安裝一個軟件就能讓手機(jī)具有全新的信息發(fā)送功能，安全便捷、成本低廉、速度快且信息傳遞方向可控，光線沿直線傳播，通信信號覆蓋范圍可見可控，私密性強(qiáng)，安全性高，只有被閃光燈照射到的地方才能夠接收到信息。

（2）白光通信頻帶資源理論上高達(dá)100 THz，已有文獻(xiàn)報(bào)道白光通信實(shí)測通信速率達(dá)50 Gb/s（約合6 G/s），通信速率遠(yuǎn)超WiFi，在理論速度上白光通信具有巨大優(yōu)勢，通過加裝合適的USB端口LED模塊就能夠?qū)崿F(xiàn)高速傳輸。

（3）本產(chǎn)品成本相對低廉，只需白光LED及PIN光電二極管，輔以相應(yīng)的周邊電路就能實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，若大批量生產(chǎn)能夠?qū)⒊杀究刂圃?0元以內(nèi)。對傳輸速度要求不高的可以通過手機(jī)閃光燈進(jìn)行信息傳遞，實(shí)現(xiàn)零成本傳輸。

3 市場前景

2015年是手機(jī)市場涅槃重生的一年，經(jīng)過5年多爆發(fā)式的增長，中國智能手機(jī)市場規(guī)模由2011年的1.2億部迅速提升至2015年的4.7億部。在這樣的市場環(huán)境下，本產(chǎn)品通過手機(jī)自帶的閃光燈或者一個簡單的USB端口白光LED外接模塊可提供一種全新的手機(jī)信息發(fā)送方式。為手機(jī)與外界的互聯(lián)提供了一種全新的可能，這種連接方式快捷、可見、指向性好、安全穩(wěn)定。在成本可控的前提下，本產(chǎn)品為手機(jī)廠商提供了一種全新的手機(jī)互聯(lián)方式，不用對手機(jī)已有設(shè)計(jì)進(jìn)行任何改造，只需加裝USB端口發(fā)射模塊和一個手機(jī)App就能實(shí)現(xiàn)兩個手機(jī)之間的光通信。本產(chǎn)品著眼于手機(jī)用戶信息傳輸?shù)耐袋c(diǎn)，通過手機(jī)已有的攝像頭或USB端口的LED燈以很低的成本為廣大手機(jī)廠商創(chuàng)造了一個很好的微創(chuàng)新宣傳點(diǎn)。這樣的微創(chuàng)新能夠激發(fā)一部分對手機(jī)間信息傳輸有需求的用戶的購買熱情。此外，數(shù)據(jù)保密傳輸?shù)闹匾栽诟餍袠I(yè)越發(fā)凸顯。本產(chǎn)品在適當(dāng)情況下，可以更換白光LED為激光LD發(fā)射頭，借助于激光定向性好的特點(diǎn)，可顯著提高傳輸定向性和保密性，大大增加通信距離。endprint