用于高速无线光学通信的混合光学发射机制造技术

为了符合在光学无线通信系统中满足高数据速率和获得大覆盖范围的应用要求，在本发明专利技术中公开了一种光学无线通信OWC发射机(100)。OWC发射机(100)包括：第一光源(150)，其被配置成在第一视场FoV(155)中发射第一光学数据信号(151)；以及第二光源(160)，其被配置成在第二FoV(165)中发射第二光学数据信号(161)。第一光源(150)和第二光源(160)是不同类型的，并且第一FoV(155)比第二FoV(165)宽。OWC发射机(100)被配置成经由第一光源(150)发射第一光学数据信号(151)，并且同时经由第二光源(160)发射第二光学数据信号(161)。发射第二光学数据信号(161)。发射第二光学数据信号(161)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高速无线光学通信的混合光学发射机


[0001]本专利技术涉及光学无线通信网络的领域，例如Li
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Fi网络。更特别地，本文公开了与具有混合光学发射机以支持高速光学无线通信的系统相关的各种方法、装置、系统和计算机可读介质。

技术介绍

[0002]为了使得越来越多的电子设备(如便携式电脑、平板电脑和智能手机)能够无线连接到互联网，无线通信面临着前所未有的对数据速率以及还有链路质量的要求，并且考虑到与物联网(IoT)相关的新兴数字革命，这些要求保持逐年增长。射频技术(如Wi
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Fi)迎接这场革命的频谱容量有限。与此同时，光保真(Li
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Fi)凭借其内在的安全性增强和在可见光、紫外(UV)和红外(IR)光谱的可用带宽上支持更高数据速率的能力，吸引了越来越多的关注。此外，与Wi
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Fi相比，Li
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Fi具有方向性，并由挡光材料屏蔽，这使其有可能通过在空间上重用相同的带宽在用户密集的区域中部署更大数量的接入点。与无线射频通信相比，这些关键优势使Li
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Fi成为缓解IoT应用以及室内无线接入拥挤的无线电频谱压力的有前途的安全解决方案。Li
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Fi的其他可能益处包括特定用户的保证带宽，以及以其他方式在易受电磁干扰的区域安全运行的能力。因此，Li
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Fi是一种非常有前途的技术，用于实现下一代沉浸式连接。
[0003]在基于照明的通信领域有几个相关的术语。可见光通信(VLC)通过强度调制光源(诸如发光二极管(LED)和激光二极管(LD))传输数据，比人眼的暂留更快。VLC通常用于将信号嵌入由照明源发射的光中，所述照明源诸如是日常灯具，例如室内照明或室外照明，从而允许使用来自灯具的照明作为信息的载体。因此，光可以包括用于照亮诸如房间的目标环境(通常是光的主要目的)的可见照明贡献，以及用于向环境提供信息(通常被认为是光的次要功能)的嵌入信号。在这种情况下，调制通常可以在足够高的频率下执行，以超出人类的感知，或者至少使得任何可见的临时光伪影(例如闪烁和/或频闪伪影)足够弱，并且在足够高的频率下不被人类注意到或者至少是人类可容忍的。因此，嵌入的信号不影响主要照明功能，即，因此用户仅感知整个照明，并且不是被调制到该照明中的数据的效果。
[0004]对于高速的无线光学通信，通常使用红外(IR)而不是可见光通信。尽管紫外和红外辐射对于人眼是不可见的，但是利用这些光谱区域的技术是相同的，尽管变化可能作为波长依赖性的结果(诸如在折射率的情况下)而发生。在许多实例中，使用紫外和/或红外是有利的，因为这些频率范围对于人眼是不可见的，并且可以在系统中引入更多的灵活性。当然，与红外和/或可见光的能级相比，紫外量子具有更高的能级，这进而可以致使在某些状况下不期望使用紫外光。
[0005]基于调制，可以使用任何合适的光传感器或光电检测器来检测光中的信息。例如，光传感器可以是光电二极管。光传感器可以是专用光电池(点检测器)，可能带有透镜、反射器、漫射器或磷光体转换器(用于较低速)的光电池阵列，或者光电池(像素)阵列和用于在阵列上形成图像的透镜。例如，光传感器可以是包括在插入到诸如智能手机、平板电脑或便
携式电脑的用户设备中的加密狗中的专用光电池，或者传感器可以是集成的和/或两用的，诸如最初设计用于3D面部识别的红外检测器阵列。无论哪种方式，这都可以使运行在用户设备上的应用程序能够经由光接收数据。
[0006]尽管Li
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Fi系统具有以其THz范围内的非许可带宽支持非常高的数据速率的潜力，但是由于LED(可见光或IR)的低固有带宽(10
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20MHz)，使用例如OFDM的频谱高效调制，当前商业上可实现的比特率通常在几百Mbp的范围内。此外，使Li
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Fi系统支持大覆盖范围(例如，根据半峰全宽(FWHM)的功能，30
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60度)是非常吸引人的。然而，大覆盖范围要求通常导致接收光学功率的显著降低(高路径损耗，其将TX功率保持在眼睛安全极限之下)，并且因此可能进一步限制总吞吐量。另一方面，基于激光器或垂直腔面发射激光器(VCSEL)的Li
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Fi系统可以支持大的调制带宽。但是由于眼睛的安全性，由激光器/VCSEL发射的总功率量非常有限，并且因此大覆盖范围仍然难以实现。
[0007]GB2568659A涉及一种光学无线通信发射机，其包括媒体访问控制(MAC)层和两个不同的物理(PHY)层。每个PHY层驱动各自不同的光源。
[0008]MARRACCINI PHILIP J等人的“Smart multiple
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mode indoor optical wireless design and multimode light source smart energy
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efficient links(智能多模室内光学无线设计和多模光源智能节能链路)”涉及一种智能多模室内光学无线系统，其结合了视线(LOS)和非LOS光学无线方法，以智能地适应环境和应用的变化。

技术实现思路

[0009]光学无线通信链路的性能在很大程度上取决于光学前端，或发射机侧的光源。例如，在基于LED的光学无线通信系统中，低到中等的数据速率可以利用相对大的视场(FoV)和长的通信距离来实现。在基于激光器/VCSEL的光学无线通信系统中，可以用相对小的覆盖范围(窄波束)和短的通信距离来实现更高的数据速率。
[0010]为了利用不同光源的优点，专利技术人提出采用具有混合光学前端的发射机，该混合光学前端包括至少两个不同的光源。例如，利用LED和VCSEL的混合，发射机可以在LED和VCSEL重叠区中提供高数据速率，并且在仅LED覆盖区中提供中等数据速率。然而，由于不同光源之间的响应时间差，共位的不同光源可能导致接收机侧的彼此干扰，并损害通信性能。
[0011]鉴于以上所述，本公开针对用于提供混合发射机以实现高速和大覆盖范围两者的方法、装置和系统。更特别地，本专利技术的目的是通过如权利要求1所述的光学无线通信(OWC)发射机、如权利要求9所述的OWC系统、如权利要求10所述的OWC发射机的方法以及如权利要求13所述的计算机程序来实现的。
[0012]根据本专利技术的第一方面，提供了一种OWC发射机。一种OWC发射机包括：第一光源，其被配置为在第一视场FoV中发射第一光学数据信号；以及第二光源，其被配置成在第二FoV中发射第二光学数据信号；其中第一光源和第二光源是不同类型的，并且第一视场比第二视场宽；并且光学无线通信发射机还被配置成经由第一光源发射第一光学数据信号，并且同时经由第二光源发射第二光学数据信号。
[0013]该OWC发射机的特征在于，OWC发射机还被配置成补偿第一光源和第二光源之间的响应时间差。响应时间可以在OWC发射机侧本地测量，或者经由反馈回路从远程OWC接收机获得。
[0014]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学无线通信OWC发射机(100)，包括：
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第一光源(150)，其被配置成在第一视场FoV(155)中发射第一光学数据信号(151)，和
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第二光源(160)，其被配置成在第二FoV(165)中发射第二光学数据信号(161)；其中所述第一光源(150)和所述第二光源(160)是不同类型的，并且所述第一FoV(155)比所述第二FoV(165)宽；并且所述光学无线通信发射机(100)还被配置成经由所述第一光源(150)发射所述第一光学数据信号(151)并且同时经由所述第二光源(160)发射所述第二光学数据信号(161)；所述OWC发射机(100)的特征在于：所述OWC发射机(100)还被配置成补偿所述第一光源(150)和所述第二光源(160)之间的响应时间差。2.根据权利要求1所述的OWC发射机(100)，其中所述第二光源(160)支持比所述第一光源(150)更大的带宽。3.根据权利要求1或2所述的OWC发射机(100)，其中所述第一光学数据信号(151)和所述第二光学数据信号(161)来自提供给所述OWC发射机(100)的公共数据流(50)。4.根据权利要求3所述的OWC发射机(100)，其中所述第一光学数据信号(151)包括所述公共数据流(50)的较低频率部分，并且所述第二光学数据信号(161)包括所述公共数据流的较高频率部分。5.根据权利要求3所述的OWC发射机(100)，其中包含在所述第一光学数据信号(151)中的信息被完全包括在所述第二光学数据信号(161)中。6.根据前述权利要求中任一项所述的OWC发射机(100)，所述OWC发射机(100)还包括嗅探器电路(170)以测量所述第一光源(150)的响应时间，并且所述OWC发射机(100)还被配置为根据所测量的所述第一光源(150)的响应时间，通过向从所述公共数据流(50)到所述第二光源(160)的信号路径添加额外的延迟来补偿所述响应时间差。7.根据前述权利要求1
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5中任一项所述的OWC发射机(100)，所述OWC发射机(100)还被配置为在发送所述第一光学数据信号(151)和所述第二光学数据信号(161)之前执行以下步骤：
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分别经由所述第一光源(150)和经由所述第二光源(160)向远程OWC接收机(200)发送测试信号；
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从所述远程OWC接收机(200)接收响应信号，其中所述响应信号包括从分别由所述第一光源(150)和所述第二光源(160)发送的测试信号中导出的关于信道状态信息CSI的反馈；
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基于所述响应信号确定所述第一光源(150)和所述第二光源(160)之间的响应时间差；
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根据所确定的响应时间差，通过向从所述公共数据流(50)到所述第二光源(160)的信号路径添加额外的延迟来补偿所述响应时间差。8.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：昕诺飞控股有限公司，
类型：发明
国别省市：