СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СВЯЗИ ПОСРЕДСТВОМ ВИДИМОГО СВЕТА Российский патент 2017 года по МПК H04B10/116 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области связи посредством видимого света, и направлено на улучшенный способ и устройство для передачи данных с помощью связи посредством видимого света.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Связь посредством видимого света (VLC) является развивающимся способом беспроводной связи, использующим источник света, такой как LED, для передачи различных типов данных. Существует множество применений, таких как интеллектуальное управление освещением, высокоскоростная потоковая передача данных и т.д. Более того, был опубликован стандарт IEEE 802.15.7 VLC, и в будущем вероятно появятся улучшения.

Как и для других способов беспроводной связи, канал связи для VLC подвержен различным помехам. Существуют разные способы того, как справиться с такими помехами. В качестве примера, документ WO 2009010909 направлен на способ использования видимого света от ламп для того, чтобы передавать данные на приемник. Данный документ раскрывает, что для того, чтобы предотвратить помехи от низкочастотных компонентов в окружающем освещении, может быть использована двухфазная модуляция сигнала. Хотя этот и другие документы предоставляют работающие решения проблем, указанных в этих документах, все еще есть необходимость улучшения способов VLC.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является преодоление этой проблемы и предоставление способа VLC, который улучшен относительно известных способов VLC.

Согласно первому аспекту изобретения, эта и другие цели достигаются посредством способа связи посредством видимого света, причем способ содержит этапы, на которых: выбирают первую последовательность частот интенсивности света для представления первого символа для встраивания данных, и выбирают вторую последовательность частот интенсивности света, отличную от первой, для представления второго символа для встраивания данных; и передают световой сигнал, содержащий первый период времени, в котором интенсивностью света светового сигнала последовательно управляют согласно первой последовательности частот, и содержащий второй период времени, в котором интенсивностью света светового сигнала последовательно управляют согласно второй последовательности частот, тем самым генерируют световой сигнал со скачкообразным изменением частоты.

Таким образом, световой сигнал образован множеством последовательных периодов времени. Во время одного такого периода времени, световым сигналом последовательно управляют так, что он изменяется между разными интенсивностями с частотой согласно одной из выбранных частот из частот интенсивности света. Под "последовательно" подразумевают, что частота интенсивности в период времени изменяется согласно порядку частот в соответствующей выбранной последовательности.

Световой сигнал содержит по меньшей мере два периода времени, в которых световым сигналом последовательно управляют согласно разным последовательностям частот интенсивности света.

Сигнал со скачкообразным изменением частоты представляет собой последовательность символов, формирующих данные. Первый символ может соответствовать биту 0, и второй символ может соответствовать биту 1, при этом данные для передачи образованы битами 1 и 0.

Схема скачкообразного изменения частоты может быть предварительно определена, т.е. передатчик и приемник могут быть сконфигурированы так, чтобы первая последовательность и вторая последовательность частот интенсивности света определялись один раз и в дальнейшем оставались фиксированными. В качестве альтернативы, схема скачкообразного изменения частоты может быть гибкой, т.е. первая и/или вторая последовательности частот интенсивности света повторно выбираются во времени. Информация о схеме скачкообразного изменения частоты для конкретного пакета данных может быть передана на приемник в заголовке к пакету данных. Часть светового сигнала, содержащая заголовок, может быть модулирована согласно известной модуляции сигналов VLC.

Таким образом, изобретение согласно первому аспекту предоставляет модуляцию частоты интенсивности для световых сигналов для передачи данных посредством VLC. Способ предоставляет повышенную устойчивость к окружающим помехам, относительно известных способов. Частоты интенсивности помех могут содержать фундаментальные частоты интенсивности и/или содержать кратные гармоники частот интенсивности. Помехи являются периодическими, т.е. состоят из фиксированной частоты интенсивности, или гибкими, т.е. состоят из частоты, которая изменяется во времени.

Одним из главных препятствий для VLC является присутствие помех, связанных с двумя причинами. Во-первых, есть много источников света, которые потенциально могут быть источниками помех, такие как лампы, экраны компьютеров и переносных компьютеров или телевизоры. Сила этих помех может быть намного больше, как например, выше порядок магнитуды, чем светового сигнала, используемого в VLC. Во-вторых, нет упорядоченности в видимой области спектра, по сравнению с другими средами связи, такими как радиосвязь. Другими словами, VLC может использовать любую часть видимой области спектра в целях связи. Общий подход, позволяющий разным устройствам связи использовать неперекрывающиеся полосы частот сигнала или совместно использовать полосу частот посредством схем множественного доступа, является таким образом не применимым, так как в данное время для частотного спектра VLC нормы не предусмотрены.

Так как частота интенсивности света светового сигнала согласно настоящему подходу изменяется последовательно согласно последовательности разных частот, световой сигнал становится отличимым относительно окружающих помех. Таким образом, данные могут быть переданы даже при присутствии помех. Посредством использования последовательности разных частот интенсивности, данные могут быть переданы, даже если некоторые из частот интенсивности совпадают с частотами интенсивности окружающих источников помех, так как по меньшей мере часть светового сигнала, передаваемого в период времени, соответствующий конкретному символу, скорее всего будет передана на приемник, размещенный для приема светового сигнала. Посредством принятых частей светового сигнала, переданного во время данного периода времени, соответствующий символ может быть извлечен, когда принятые части уникально идентифицируют символ.

Более того, VLC согласно настоящему подходу может использовать частоты в той же полосе частот, как для частот интенсивности источников помех. Тем самым, диапазон допустимых частот интенсивности расширен, относительно известных способов, в которых частоты в одной и той же полосе частот устраняются для того, чтобы устранить соответствующие помехи.

Вторая последовательность частот может содержать те же частоты, как и первая последовательность частот, но размещенные в другом порядке, чем первая последовательность частот. Преимущество этого признака состоит в том, что число частот интенсивности света, которые должны быть обнаружены приемником, размещенным для приема светового сигнала, ограничено. Таким образом, этот признак повышает простоту обнаружения светового сигнала.

В частности, вторая последовательность частот может быть размещена в обратном порядке относительно первой последовательности частот. Преимущество этого признака состоит в том, что первая последовательность и вторая последовательность частот интенсивности света отличаются друг от друга, что делает их различение приемником более простым. Таким образом, этот признак дополнительно повышает простоту обнаружения светового сигнала.

Интенсивностью света светового сигнала можно управлять посредством сдвига интенсивности света между первой интенсивностью и второй интенсивностью. В частности, период колебаний периодов времени может иметь рабочий цикл 50 %. Под рабочим циклом подразумевают отношение времени, в которое световой сигнал имеет более высокую интенсивность к общему времени светового сигнала. В некоторых конфигурациях передатчика, это является удобным подходом.

Наименьшая из интенсивностей может быть нулевой. Таким образом, световой сигнал образован из последовательностей включение-выключение с изменяющейся частотой интенсивности включения-выключения.

Световой сигнал может быть равен сигналу с широтно-импульсной модуляцией, который используется для управления питанием для передатчика, размещенного для передачи светового сигнала.

Способ может дополнительно содержать этапы, на которых: выбирают опорную частоту; и генерируют набор подходящих частот интенсивности света посредством деления опорной частоты на множество взаимно отличающихся делителей, при этом каждое частное задает подходящую частоту интенсивности света. Первая и вторая последовательности частот интенсивности света выбираются из набора подходящих частот интенсивности света.

Преимущество такого подхода состоит в том, что он предоставляет эффективное генерирование частот интенсивности света. Особенно, данный подход является более эффективным, чем использование синтезатора частот.

Делители могут быть выбраны так, чтобы быть простыми числами. Таким образом, частоты интенсивности света, используемые в световом сигнале, не являются кратными друг другу. Тем самым устраняется обнаружение первой выбранной частоты интенсивности света как второй выбранной частоты интенсивности света, являющейся кратной первой выбранной частоте интенсивности света. К тому же, устраняется создание помех частотой помех и ее кратными гармониками для более, чем одной выбранной частоты.

Опорная частота может быть тактовой частотой для тактового генератора в передатчике, размещенном для передачи светового сигнала.

Способ может дополнительно содержать этапы, на которых: измеряют частотный спектр, содержащий частоты интенсивности света в окружающем свете; и генерируют набор подходящих частот интенсивности света посредством осуществления выбора частот интенсивности света, которые не равны частотам, или не равны кратным частот, из частотного спектра, при этом каждая выбранная частота задает подходящую частоту интенсивности света. Первая и вторая последовательности частот интенсивности света выбираются из набора подходящих частот интенсивности света.

Посредством измерения окружающих частот интенсивности света, частоты интенсивности света для светового сигнала могут быть выбраны так, что сигнал не подвергается помехам от окружающего света.

Способ может дополнительно содержать этапы, на которых: выбирают опорную частоту; генерируют первый набор подходящих частот интенсивности света посредством деления опорной частоты на множество взаимно отличающихся делителей, при этом каждое частное задает подходящую частоту интенсивности света в первом наборе подходящих частот интенсивности света; измеряют частотный спектр, содержащий частоты интенсивности света в окружающем свете; генерируют второй набор подходящих частот интенсивности света посредством осуществления выбора частот интенсивности света, которые не равны частотам, или не равны кратным частот, из частотного спектра, при этом каждая выбранная частота задает подходящую частоту интенсивности света во втором наборе подходящих частот интенсивности света; и генерируют набор подходящих частот интенсивности света посредством осуществления выбора частот интенсивности света, которые формируют пересечение между первым набором подходящих частот интенсивности света и вторым набором подходящих частот интенсивности света. Первая и вторая последовательности частот интенсивности света выбираются из набора подходящих частот интенсивности света.

Этот подход объединяет преимущества, упомянутые выше: что предоставляется эффективное генерирование частот интенсивности света, и что частоты интенсивности света для светового сигнала могут быть выбраны так, что сигнал не подвергается помехам от окружающего света. Генерирование первого набора подходящих частот интенсивности света и второго набора подходящих частот интенсивности света может в качестве альтернативы быть выполнено в обратном порядке или параллельно друг с другом.

Частоты интенсивности света в первой последовательности и/или второй последовательности частот интенсивности света могут быть взаимно простыми. При этом походе, частоты интенсивности света, используемые в световом сигнале, не являются кратными друг другу. Тем самым устраняется обнаружение первой выбранной частоты интенсивности света как второй выбранной частоты интенсивности света, являющейся кратной первой выбранной частоте интенсивности света. К тому же, устраняется создание помех частотой помех и ее кратными гармониками для более, чем одной выбранной частоты.

Частоты интенсивности света в первой и второй последовательности могут быть в порядке от 100 Гц до нескольких МГц.

В некоторых вариантах осуществления, предпочтительно, если частоты интенсивности света лежат в диапазоне 100 Гц - 50000 Гц. Наиболее известные подходы VLC фокусируются на частотном спектре выше 100 кГц для сигнала VLC, такие как стандарт IEEE 802.15.7, для того, чтобы не подвергаться помехам за счет интенсивностей частот помех, которые обычно лежат ниже десятков кГц. Частоты в порядке выше 100 кГц требуют специально спроектированных источников света и компонентов устройства приведения в действие, которые являются дорогостоящими компонентами. При настоящем подходе для VLC, возможно также использовать частоты в том же диапазоне, что и частоты помех.

Этот признак предусматривает недорогую реализацию VLC. Может быть отмечено, что для того, чтобы обеспечить излучателю света возможность порождения светового сигнала выше 100 кГц или даже нескольких МГц, устройство приведения в действие излучателя света должно быть специально спроектировано. К тому же, обычно должны быть использованы более мощные и дорогие аналоговые и цифровые компоненты. Более того, должны быть взяты дополнительные средства предосторожности для устранения проблем электромагнитной совместимости (EMC). По этим причинам, стоимость излучателя света будет существенно увеличена. Однако, если излучатель света приводится в действие при меньшей частоте, по мере возможности согласно настоящему подходу, специально спроектированные излучатели света и дорогие компоненты обычно не нужны. Например, способность изменения вывода света при более низкой частоте может быть уже доступна, например, посредством настоящего сигнала уменьшения силы света с широтно-импульсной модуляцией, который может быть использован. Требование в отношении проблем EMC является также менее строгим при более низких частотах, таким образом дополнительно уменьшаются затраты на реализацию.

Согласно второму аспекту изобретения, выше упомянутые и другие цели достигаются посредством устройства передатчика света для осуществления связи посредством видимого света, причем устройство содержит: селектор последовательностей частот для выбора первой последовательности частот интенсивности света для представления первого символа для встраивания данных, и для выбора второй последовательности частот интенсивности света, отличной от первой, для представления второго символа для встраивания данных; и излучатель света, размещенный для излучения светового сигнала, содержащего первый период времени, в котором интенсивностью света светового сигнала последовательно управляют согласно первой последовательности частот, и содержащего второй период времени, в котором интенсивностью света светового сигнала последовательно управляют согласно второй последовательности частот, тем самым генерирующий световой сигнал со скачкообразным изменением частоты.

Излучатель света может быть выбран из группы, состоящей из: светоизлучающих диодов (LED), ламп накаливания, флуоресцентных ламп, источников лазерного излучения, или их комбинации. Конечно также допустимы другие подходящие излучатели света или их комбинации.

Раскрытые выше признаки по первому аспекту также применимы ко второму аспекту.

Следует отметить, что данное изобретение относится ко всем возможным комбинациям признаков, изложенных в пунктах формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Этот и другие аспекты настоящего изобретения теперь будут описаны более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, показывающие варианты осуществления данного изобретения.

Фиг. 1 иллюстрирует устройство передатчика света.

Фиг. 2 иллюстрирует способ связи посредством видимого света.

Фиг. 3 иллюстрирует периоды времени светового сигнала.

Фиг. 4 иллюстрирует световой сигнал, содержащий периоды времени, которые проиллюстрированы на Фиг. 3.

Фиг. 5−7 иллюстрируют способы генерирования набора подходящих частот интенсивности света, согласно разным вариантам осуществления данного изобретения.

Фигуры адаптированы для иллюстративных целей и, таким образом, предоставлены для иллюстрации основной идеи вариантов осуществления настоящего изобретения.

Во всем документе подобные ссылочные номера относятся к подобным элементам.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение теперь будет описано более полно в дальнейшем со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны предпочтительные в текущий момент варианты осуществления данного изобретения. Однако это изобретение может быть осуществлено во многочисленных разных формах и не должно толковаться как ограниченное вариантами осуществления, изложенными в настоящем документе; наоборот, эти варианты осуществления предоставлены для полноты и завершенности, и полностью передают специалисту в данной области техники объем данного изобретения.

Устройство 1 передатчика света проиллюстрировано на фигуре 1. Устройство 1 передатчика света содержит селектор 11 последовательностей частот, излучатель 12 света, контроллер 13, генератор 15 подходящих частот интенсивности света и опциональный датчик 16.

Устройство 1 передатчика света выполнено с возможностью осуществления связи посредством видимого света, т.е. передачи данных посредством светового сигнала. Селектор 11 последовательностей частот размещен для осуществления выбора последовательности частот. Под последовательностью частот подразумевают множество частот, которые размещены в конкретном порядке. Селектор 11 последовательностей частот может быть аппаратным средством, таким как процессор, или программно реализованным способом. Выбранная последовательность представляет символ для встраивания данных.

Излучатель 12 света размещен для излучения света, формирующего световой сигнал для встраивания данных. Излучателем 12 света может, например, быть LED, лампа накаливания, флуоресцентная лампа, источник лазерного излучения, или любой другой подходящий источник света. Также допустима комбинация источников света.

Контроллер 13 размещен для последовательного управления интенсивностью света светового сигнала согласно выбранной последовательности частот и во время периода времени светового сигнала, тем самым генерируют световой сигнал со скачкообразным изменением частоты. Контроллер 13 может быть аппаратным средством, таким как процессор, или программно реализованным способом.

Генератор 15 подходящих частот интенсивности света размещен для генерирования подходящих частот интенсивности света, из которых может быть вычислена последовательность частот.

Генератор 15 подходящих частот интенсивности света может быть аппаратным средством, таким как процессор, или программно реализованным способом. Функция генератора 15 подходящих частот интенсивности света будет раскрыта подробней ниже.

Датчик 16 размещен для измерения частотного спектра, который содержит частоты интенсивности света, которые представлены в области, окружающей устройство 1 передатчика света. Датчик 16 может быть интегрирован в устройство 1 передатчика света, или может в качестве альтернативы быть размещен как отдельное аппаратное средство, имеющее соединение с устройством 1 передатчика света. Датчик 16 может, например, быть фотодатчиком, таким как фотодиод, вместе с микросхемой обработки сигнала ассоциированного датчика.

Устройство передатчика света может дополнительно содержать память (не проиллюстрирована) для хранения различных данных, таких как сгенерированные подходящие частоты интенсивности света, выбранные последовательности, ранее переданные световые сигналы, предварительно определенные схемы скачкообразного изменения частот, и т.д.

Селектор 11 последовательностей частот, контроллер 13 и генератор 15 подходящих частот интенсивности света могут быть интегрированы в единый компонент, как указано на фигуре. Допустимы различные конфигурации компонентов, которые понятны специалистам в данной области техники.

Теперь будет описан способ, которым достигается световой сигнал, со ссылкой на фиг. 2-4.

Способ содержит этап 201, на котором выбирают первую последовательность F₁ частот интенсивности света и вторую последовательность F₂ частот интенсивности света. Первая последовательность F₁ состоит из частот интенсивности f₁, f₂, f₃, и f₄, размещенных в этом порядке. Вторая последовательность F₂ может состоять из частот интенсивности f₄, f₃, f₂, и f₁, размещенных в этом порядке. Первая последовательность F₁ представляет первый символ “Бит 0” для встраивания данных, и вторая последовательность F₂ представляет второй символ “Бит 1” для встраивания данных. Первая последовательность F₁ и вторая последовательность F₂ являются разными, но могут, как в этом варианте осуществления, быть образованы посредством одних и тех же частот, но размещенных в разных порядках.

Частоты в последовательностях могут быть выбраны так, что они являются взаимно простыми по отношению друг к другу, предпочтительно как внутри одиночной последовательности, так и для всех частот во всех последовательностях. Тем самым, риск пострадать от кратных гармоник одиночной частоты помех по меньшей мере снижен. Например, если f₁ выбрана, чтобы быть в первой последовательности F₁, то кратная частоте интенсивности f₁, такая как 2×f₁, 3×f₁ или 4×f₁, не будет выбрана в качестве частоты интенсивности ни в первой последовательности F₁, ни во второй последовательности F₂.

Способ дополнительно содержит этап 202, на котором передают световой сигнал. Световой сигнал образован периодами времени, в которые управляют интенсивностью света. Периоды времени проиллюстрированы на фигуре 3. Первый период T₁ времени представляет первый символ “Бит 0”, и второй период T₂ времени представляет второй символ “Бит 1”.

Интенсивностью света в период T₁ времени, представляющий “Бит 0”, управляют посредством сдвига интенсивности между первой интенсивностью I₁ и второй интенсивностью I₂, отличной от первой. Управление интенсивностью выполняется последовательно согласно первой последовательности F₁ частот интенсивности света, как указано посредством продолжительностей периодов 1/f_i, где i=1, 2, 3, 4. В этом варианте осуществления, интенсивность света сдвигается между двумя уровнями интенсивности. В других вариантах осуществления, интенсивность света может быть сдвинута, или ею могут управлять, между более, чем двумя интенсивностями, однако все равно периодическим образом с конкретной частотой.

В этом варианте осуществления, интенсивность I₁ является нулевой. Таким образом, световой сигнал сдвигается между включенным состояние и выключенным состоянием. Однако, также допустимо сдвигать световой сигнал между ненулевыми интенсивностями.

В качестве альтернативы, световым сигналом можно управлять посредством изменения интенсивности согласно, например, функции синуса, световым сигналом можно управлять для изменения между несколькими интенсивностями, или может быть использована комбинация этих вариаций.

Под последовательным управлением согласно последовательности частот интенсивности света подразумевают управление интенсивностью согласно первой частоте интенсивности в последовательности для первой части периода времени, согласно второй частоте в последовательности для последующего второго периода для период времени, и т.д., так что частоты интенсивности света светового сигнала во время периода времени изменяются согласно частотам интенсивности света в последовательности, и изменяются согласно порядку частот интенсивности света в последовательности.

Интенсивностью света светового сигнала во время второго периода T₂ времени управляют таким же образом, как для первого периода T₁ времени. Интенсивности, между которыми интенсивность светового сигнала сдвигается во втором периоде T₂ времени, не должны быть такими же как для первого периода T₁ времени. Второй период T₂ времени может также быть другой продолжительности, чем первый период T₁ времени.

Число периодов для каждой части периода времени, в которой интенсивностью света управляют согласно частоте интенсивности одной из последовательностей частот интенсивности света, может различаться между разными частями, разными периодами времени и разными вариантами осуществления. Число периодов может, например, быть предварительно определенным согласно стандарту, или быть гибким, таким, чтобы изменяться в зависимости от варианта осуществления.

В этом варианте осуществления, частоты второй последовательности F₂ являются такими же частотами как в первой последовательности F₁. Этот подход делает обнаружение частот светового сигнала более простым для приемника, размещенного для приема светового сигнала, так как число частот ограничено. В приемнике может быть предварительно определено и предварительно сконфигурировано, что вторая последовательность F₂ должна быть образована на основе первой последовательности F₁, например, посредством одних и тех же частот, но в обратном порядке, или в качестве альтернативы при другой перестановке. Таким образом, приемнику должна быть известна только информация, касающаяся первой последовательности частот, тем самым уменьшается объем данных, которые должны быть переданы на приемник или сконфигурированы в нем.

К тому же, частоты второй последовательности F₂ могут быть размещены в обратном порядке относительно первой последовательности F₁. Это размещение делает первую последовательность F₁ и вторую последовательность F₂ отличными друг от друга. Тем самым для приемника проще отличить из друг от друга.

Световой сигнал, который содержит периоды T₁ и T₂ времени, представляющие первый символ (“Бит 0”) и второй символ (“Бит 1”), соответственно, проиллюстрирован на фигуре 4. Это иллюстративная фигура для понимания способа. В реальности, световой сигнал содержит комбинацию гораздо большего объема последовательных символов для встраивания данных. Таким образом могут быть переданы данные, которые представлены комбинацией символов в последовательности.

В одном варианте осуществления, первая последовательность F₁ и вторая последовательность F₂ частот выбираются, как проиллюстрировано на фиг. 5. Способ согласно вышеприведенному к тому же дополнительно содержит этап 501, на котором выбирают опорную частоту f_ref, и этап 502, на котором генерируют набор F_cand подходящих частот интенсивности света.

Опорная частота f_ref в этом варианте осуществления выбирается так, чтобы быть тактовой частотой тактового генератора (не проиллюстрирован), который размещен в устройстве 1 передатчика света. Тактовые генераторы согласно общей практике размещаются в различных компонентах, таких как передатчики, приемопередатчики, процессоры, и т.д. Такой тактовый генератор часто работает на высокой частоте, такой как в порядке МГц. В этом варианте осуществления, опорная частота f_ref выбирается в значение 1 МГц.

Набор F_cand подходящих частот интенсивности света генерируется за счет деления f_ref на делители. Делители являются целыми значениями. Каждое сформированное частное задает подходящую частоту интенсивности света. Вместе, подходящие частоты интенсивности света формируют набор F_cand подходящих частот. Из набора F_cand подходящих частот интенсивности света, выбираются первая последовательность F₁ и вторая последовательность F₂ частот интенсивности света. Поэтому, этап 502, на котором генерируют набор F_cand подходящих частот интенсивности света, выполняется до этапа 201, на котором выбирают первую последовательность F₁ и вторую последовательность F₂ частот интенсивности света.

Делители могут быть простыми числами. Тем самым, делители, и следовательно частные, являются взаимно простыми по отношению друг к другу. Таким образом, частоты интенсивности света в первой последовательности F₁ и второй последовательности F₂ становятся взаимно простыми по отношению друг к другу, что, как упомянуто выше, упрощает генерирование подходящих частот интенсивности света для передатчика.

В устройстве 1 передатчика света, проиллюстрированном на фиг. 1, набор F_cand подходящих частот интенсивности света генерируется генератором 15 подходящих частот интенсивности света.

В одном варианте осуществления, световой сигнал равняется настоящему сигналу уменьшения силы света с широтно-импульсной модуляцией, т.е. равняется сигналу с широтно-импульсной модуляцией, который используется для управления питанием для устройства передатчика света для передачи светового сигнала. В этом варианте осуществления, частота интенсивности светового сигнала является такой же как частота уменьшения силы света с PWM (широтно-импульсной модуляцией). Поэтому, частота уменьшения силы света с PWM изменяется согласно изменению частоты светового сигнала со скачкообразным изменением частоты. Рабочий цикл последовательности световых сигналов предварительно описан уровнем уменьшения силы света с PWM. Таким образом, световой сигнал генерируется при совместимости с уменьшением силы света с PWM.

Частоты интенсивности света первой последовательности F₁ и второй последовательности F₂ могут быть выбраны с учетом частот помех, которые присутствуют в канале VLC. Таким образом, эти частоты помех могут быть устранены, тем самым достигается даже более повышенная устойчивость VLC. Варианты осуществления, разъясняющие этот подход, будут описаны в дальнейшем.

В одном варианте осуществления, первая последовательность F₁ и вторая последовательность F₂ частот интенсивности света выбираются как проиллюстрировано на фигуре 6. Способ согласно фигуре 2 содержит дополнительный этап 601, на котором измеряют частотный спектр F_spec, и этап 602, на котором генерируют набор Fʹ_cand подходящих частот интенсивности света.

Набор Fʹ_cand подходящих частот интенсивности света содержит частоты интенсивности света, которые не равны частотам, или не равны кратным частот, из частотного спектра F_spec. Частотный спектр F_spec содержит частоты помех в канале VLC. Помехи возникают от окружающих источников помех, например, переносного компьютера, телевизора или другого канала VLC. В частотном спектре F_spec, каждый пик 61, 61ʹ, 61ʹʹ интенсивности соответствует частоте, которая присутствует в окружении. Поэтому, частоты интенсивности света выбираются из частотных областей, обозначенных как 62 и 62ʹ, где интенсивность низкая.

Частотный спектр F_spec может быть получен посредством восприятия света из окружения, и применения быстрого преобразования Фурье (FFT) для получения частотного спектра. Также допустимы другие способы для получения частот, присутствующих в окружении. Частотный спектр F_spec не ограничен визуальным спектром, как проиллюстрировано на фигуре 6, но вместо этого может быть представлен посредством, например, таблицы данных.

Из набора Fʹ_cand подходящих частот интенсивности света, выбираются первая последовательность F₁ и вторая последовательность F₂ частот интенсивности света. Поэтому, частоты интенсивности в световом сигнале не совпадают с настоящими частотами помех.

В передатчике 1 света, проиллюстрированном на фигуре 1, частотный спектр F_spec может быть измерен датчиком 16, и набор Fʹ_cand подходящих частот интенсивности света генерируется генератором 15 подходящих частот интенсивности света.

Этап 601, на котором измеряют частотный спектр F_spec, и этап 602, на котором генерируют набор Fʹ_cand подходящих частот интенсивности света, могут выполняться на регулярной основе, или только раз, в зависимости от окружающих источников помех. Регулярный этап 601, на котором осуществляют измерение, может быть выбран, когда ожидается изменение окружающих источников помех во времени, тогда как может быть важно выполнить этап, на котором осуществляют измерение, один раз для окружения, где ожидается, что источники помех являются стационарными.

Первая последовательность F₁ и вторая последовательность F₂ частот интенсивности света могут быть выбраны посредством объединения предыдущих вариантов осуществления для осуществления выбора последовательностей. Один такой вариант осуществления проиллюстрирован на фигуре 7. Выбирается опорная частота fʹ_ref, как обозначено посредством 701. Генерируется первый набор F_cand1 подходящих частот интенсивности света, как обозначено посредством 702. Это выполняется согласно ранее раскрытому способу, т.е. посредством деления опорной частоты fʹ_ref на множество взаимно отличающихся делителей. Кроме того, измеряется частотный спектр Fʹ_spec, как обозначено посредством 703. Генерируется второй набор F_cand2 подходящих частот интенсивности света, как проиллюстрировано посредством 704. Это выполняется согласно ранее раскрытому способу, т.е. посредством осуществления выбора частот интенсивности света, которые не равны частотам, или не равны кратным частот, из спектра Fʹ_spec интенсивности света. Выбранные частоты интенсивности света формируют второй набор F_cand2 подходящих частот интенсивности света.

Наконец, генерируется набор Fʹʹ_cand подходящих частот интенсивности света посредством осуществления выбора частот интенсивности света, которые формируют пересечение между первым набором F_cand1 подходящих частот интенсивности света и вторым набором F_cand2 подходящих частот интенсивности света, т.е. частоты интенсивности света, которые присутствуют как в первом наборе, так и во втором наборе подходящих частот интенсивности света.

Из набора Fʹʹ_cand подходящих частот интенсивности света, выбираются первая последовательность F₁ и вторая последовательность F₂ частот интенсивности света.

Этап 702, на котором генерируют первый набор подходящих частот интенсивности света, и этап 704, на котором генерируют второй набор подходящих частот интенсивности света, могут быть выполнены в другом порядке, чем указано на фигуре 7. Они могут быть также выполнены параллельно друг с другом или в обратном порядке.

Варианты осуществления выше раскрывают два символа для встраивания данных в VLC. Понятно, что данные подходы в равной степени применимы в отношении способов VLC, использующих более, чем два символа, что достигается посредством прямого расширения вариантов осуществления, раскрытых выше, при этом каждый символ представляется уникальной последовательностью частот интенсивности света. Поэтому, объем настоящей заявки не ограничен способами VLC, использующими только два символа.

Устройство 1 передатчика света может быть частью системы VLC, которая дополнительно содержит приемник, который был описан в некоторых из раскрытых выше вариантах осуществления.

Есть разные подходы того, как приемник может извлекать данные переданного сигнала. В качестве первого примера, сигнал со скачкообразным изменением частоты может иметь фиксированное распределение, т.е. первая и вторая последовательности твердо определены для представления символов для встраивания данных. Для такого фиксированного распределения частот со скачкообразным изменением, приемник может быть предварительно сконфигурирован для этих частот со скачкообразным изменением до совершения связи. В качестве второго примера, сигнал со скачкообразным изменением частоты может быть гибким, т.е. первая и/или вторая последовательности, образующие световой сигнал, могут быть выбраны повторно между разными передачами. При таком гибком распределении частот со скачкообразным изменением, связь может быть основана на предварительно заданном подходе сигнализации. Например, каждый пакет данных может содержать заголовок пакета. Заголовок пакета модулируется фиксированным способом модуляции, таким как двоичная фазовая манипуляция (BPSK), который известен приемнику. В связи с этим, заголовок пакета содержит информацию о том, как модулируется оставшаяся часть пакета, т.е. какие выбраны частоты интенсивности.

Устройство 1 передатчика света может быть частью устройства приемопередатчика света, который дополнительно содержит приемник, размещенный для приема светового сигнала от другого устройства передатчика света. Излучатель света и приемник могут быть одним компонентом. Два устройства приемопередатчика света могут быть размещены для VLC между ними. Устройства приемопередатчика света могут сформировать автономную сеть или быть частью большей сети.

В итоге, раскрыты способ и устройство для осуществления связи посредством видимого света. Способ содержит этап, на котором выбирают первую последовательность и вторую последовательность частот интенсивности света для представления первого символа и второго символа, соответственно, для встраивания данных. Способ содержит дополнительный этап, на котором передают световой сигнал. Световой сигнал содержит периоды времени, в которые интенсивностью света светового сигнала последовательно управляют согласно выбранной последовательности частот интенсивности света. Тем самым, генерируется световой сигнал со скачкообразным изменением частоты, в котором могут быть встроены данные. Световой сигнал может быть сгенерирован и передан устройством, содержащим излучатель света.

Специалист в данной области техники понимает, что настоящее изобретение никаким образом не ограничено предпочтительными вариантами осуществления, описанными выше. Напротив, возможны многие модификации и вариации в рамках прилагаемой формулы изобретения. Например, последовательность частот интенсивности света может быть выбрана из предварительно определенного набора подходящих частот интенсивности света, который, например, определен стандартным протоколом VLC. Другим примером вариации является передача данных, использующая более чем два символа для встраивания данных, что является также допустимым в рамках объема настоящего изобретения.

Дополнительно, вариации для раскрытых вариантов осуществления могут быть поняты и осуществлены специалистом в данной области техники при применении на практике заявленного изобретения, исходя из изучения чертежей, раскрытия и прилагаемых пунктов формулы изобретения. В пунктах формулы изобретения, слово "содержащий" не исключает других элементов или этапов, и указание единственного числа не исключает их множественности. Сам факт, что некоторые меры перечислены во взаимно отличающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что сочетания этих мер нельзя использовать с пользой.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах оптической связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности передачи. Для этого раскрыты способ и устройство для осуществления связи посредством видимого света. Способ содержит этап, на котором выбирают первую последовательность и вторую последовательность частот интенсивности света для представления первого символа и второго символа, соответственно, для встраивания данных. Способ содержит дополнительный этап, на котором передают световой сигнал. Световой сигнал содержит периоды времени, в которые интенсивностью света светового сигнала последовательно управляют согласно выбранной последовательности частот интенсивности света. Тем самым генерируется световой сигнал со скачкообразным изменением частоты, в который могут быть встроены данные. Световой сигнал может быть сгенерирован и передан устройством, содержащим излучатель света. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ связи посредством видимого света, причем способ содержит этапы, на которых:

- измеряют (601, 703) частотный спектр (F_spec), содержащий частоты интенсивности света в окружающем свете;

- генерируют (602, 704) набор подходящих частот интенсивности света посредством осуществления выбора частот интенсивности света, которые не равны частотам, или не равны кратным частот, из частотного спектра, при этом каждая выбранная частота задает подходящую частоту интенсивности света,

- выбирают (201) из набора подходящих частот интенсивности света первую последовательность (F₁) частот интенсивности света для представления первого символа для встраивания данных, и выбирают из набора подходящих частот интенсивности света вторую последовательность (F₂) частот интенсивности света, отличную от первой, для представления второго символа для встраивания данных; и

- передают (202) световой сигнал, содержащий первый период (T₁) времени, в котором интенсивностью света светового сигнала последовательно управляют согласно первой последовательности частот, и содержащий второй период (T₂) времени, в котором интенсивностью света светового сигнала последовательно управляют согласно второй последовательности частот, тем самым генерируя световой сигнал со скачкообразным изменением частоты.

2. Способ согласно п. 1, в котором вторая последовательность частот содержит те же частоты, что и первая последовательность

частот, при этом вторая последовательность частот размещена в другом порядке, чем первая последовательность частот.

3. Способ согласно п. 2, в котором вторая последовательность частот размещена в обратном порядке относительно первой последовательности частот.

4. Способ согласно любому из пп. 1-3, в котором интенсивностью света управляют посредством модулирования интенсивности света между первой интенсивностью (I₁) и второй интенсивностью (I₂).

5. Способ согласно п. 4, в котором наименьшая из первой интенсивности и второй интенсивности является нулевой.

6. Способ согласно п. 4, в котором световой сигнал равен сигналу с широтно-импульсной модуляцией, который используется для управления питанием для устройства передатчика света для передачи светового сигнала.

7. Способ согласно любому из пп. 1-3, в котором набор подходящих частот интенсивности света, сгенерированный посредством осуществления выбора частот интенсивности света, которые не равны частотам, или не равны кратным частот, из частотного спектра, является вторым набором (F_cand2) подходящих частот интенсивности света,

при этом способ дополнительно содержит этапы, на которых:

- выбирают (701) опорную частоту (f’_ref);

- генерируют (702) первый набор (F_cand1) подходящих частот интенсивности света посредством деления опорной частоты на множество взаимно отличающихся делителей, при этом каждое частное задает подходящую частоту интенсивности света в первом

наборе подходящих частот интенсивности света; и

− генерируют (705) набор (F’’_cand) подходящих частот интенсивности света посредством осуществления выбора частот интенсивности света, которые формируют пересечение между первым набором подходящих частот интенсивности света и вторым набором подходящих частот интенсивности света;

при этом первая и вторая последовательности частот интенсивности света выбираются из набора подходящих частот интенсивности света.

8. Способ согласно п. 7, в котором делители являются простыми числами.

9. Способ согласно п. 7, в котором опорная частота является тактовой частотой для тактового генератора в передатчике света для передачи светового сигнала.

10. Способ согласно любому из пп. 1-3, в котором частоты интенсивности света в по меньшей мере одной из первой последовательности и второй последовательности частот интенсивности света являются взаимно простыми.

11. Способ согласно любому из пп. 1-3, в котором частоты интенсивности света в первой и второй последовательностях лежат в пределах диапазона 100 Гц - 50000 Гц.

12. Устройство (1) передатчика света для осуществления связи посредством видимого света, причем устройство содержит:

- датчик (16) для измерения частотного спектра (F_spec), содержащего частоты интенсивности света в окружающем свете;

- генератор (15) подходящих частот интенсивности света для генерирования набора подходящих частот интенсивности света

посредством осуществления выбора частот интенсивности света, которые не равны частотам, или не равны кратным частот, из частотного спектра, при этом каждая выбранная частота задает подходящую частоту интенсивности света;

- селектор (11) последовательностей частот для осуществления выбора из набора подходящих частот интенсивности света первой последовательности (F₁) частот интенсивности света для представления первого символа для встраивания данных, и для осуществления выбора из набора подходящих частот интенсивности света второй последовательности (F₂) частот интенсивности света, отличной от первой, для представления второго символа для встраивания данных; и

- излучатель света (12), выполненный с возможностью излучения светового сигнала, содержащего первый период (T₁) времени, в котором интенсивностью света светового сигнала последовательно управляют согласно первой последовательности частот, и содержащий второй период (T₂) времени, в котором интенсивностью света светового сигнала последовательно управляют согласно второй последовательности частот, тем самым генерируя световой сигнал со скачкообразным изменением частоты.

13. Устройство передатчика света согласно п. 12, в котором излучатель света выбран из группы, состоящей из: светоизлучающих диодов (LED), ламп накаливания, флуоресцентных ламп, источников лазерного излучения или их комбинации.