CN101755485A

CN101755485A - 驱动光源

Info

Publication number: CN101755485A
Application number: CN200880025147A
Authority: CN
Inventors: C·P·M·J·巴根; A·P·赫克斯特拉; J·P·M·G·林纳茨
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2007-07-16
Filing date: 2008-07-14
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2028-07-14
Also published as: JP2010533948A; ES2624798T3; KR101517355B1; US20100188004A1; TWI451805B; WO2009010916A2; EP2172083B1; JP5441900B2; EP2172083A2; TW200920182A; US8253353B2; CN101755485B; RU2010105239A; ES2624798T8; PL2172083T3; KR20100049069A; RU2516852C2; WO2009010916A3

Abstract

描述了一种用于驱动光源(11，12，13)的方法，其中光源以打开/关断模式交替地打开和关断，其中改变打开/关断模式的占空比以改变光源的平均光强度，并且其中改变打开/关断模式的形状以便传输数据。因此，用于光源的控制信号包括数据信息以及占空比信息。占空比在从几乎为零到几乎为100％的范围内改变，并且数据被改变和传输而不影响占空比。

Description

驱动光源

技术领域

本发明总体上涉及用于驱动光源(更特别地，LED)的方法和设备。在特定实施例中，本发明涉及一种方法，其用于驱动多个LED，使得接收来自所述多个LED的光的检测器能够识别每个单独的LED的贡献。

背景技术

照明领域中的近期发展涉及光源的颜色控制和亮度控制。尽管该技术原则上可以应用到若干类型的光源，但是LED主要用于该目的。由于LED的颜色控制和亮度控制本身是已知的，因而在这里仅仅简要的解释就足够了。

LED已经被开发用于产生单色光。利用包括三个具有互不相同的颜色的LED的光源，有可能产生颜色空间中的色点在三角形内的光混合物，所述三角形的角点由各LED的颜色限定。该色点的位置可以通过改变各光贡献的相对平均强度来改变。亮度可以通过同等程度地改变各光贡献的强度、保持相对平均强度恒定来改变。应当指出的是，一个光源实际上可以包括同一颜色的多个LED以便增加该颜色的光输出。这种类型的光源一般包括驱动器，该驱动器具有用于接收指示所需的颜色和亮度的控制信号的输入端，并且具有用于驱动各LED的输出端。根据接收的控制信号，这种驱动器确定如何驱动各光源。

基本上，光源的颜色控制和亮度控制依赖于构成的LED的强度控制。因此，在下文中，将针对LED的强度控制特别地解释本发明，应当记住的是，本发明更普遍地适用于光源的强度控制。

简而言之，通过使得电流流经LED来驱动该LED。可以使用电压源，但是鉴于光输出与电流成比例这一事实，使用电流源更为合适。用于改变光输出的最直接的方式是改变电流水平。然而，如果仅仅因为输出颜色可能取决于电流水平，那么改变电流水平是不合适的。因此，通常的做法是施加占空比控制。在这种情况下，以一定切换频率打开和关断LED。在关断状态下，LED电流为零或者几乎为零，并且LED不产生光或者至少基本上不产生光。在打开状态下，LED电流维持基本上恒定，因而光输出维持基本上恒定。打开/关断模式的重复周期表示为电流周期。打开持续时间和电流周期的比例表示为占空比。该占空比确定平均灯电流以及因而平均光输出。切换频率为设计参数，其不应当被选择成太低以便避免可见的闪烁，并且其也不应当被选择成太高以便避免太多的切换损耗，同时切换频率也应当处于驱动器/LED组合的带宽内。应当指出的是，保持灯电流在固定水平处，平均光输出在占空比等于1(即100％)时最大。

在更近的发展中，照明系统包括多个在一定空间(例如房间)分布的LED。可能的是，所有LED以相同的方式来驱动，使得颜色和亮度条件在整个房间是相同的。然而，希望的是能够独立地设置房间不同部分的颜色和亮度条件。用于这种照明系统的控制系统可以包括光传感器，其可以置于一定位置处，产生代表局部颜色和亮度条件的信号，中心控制器可以修改用于照明系统的LED的控制信号，使得传感器的位置处的所需局部颜色和亮度条件被满足。对于这样的操作，控制系统需要知道哪些LED对该位置处的照明产生贡献以及产生贡献的程度。为了能够确定对传感器位置处的照明产生贡献的LED的身份，希望特定LED的光输出包含标识该特定LED的代码。

将这种代码合并到光输出中可以通过打开状态的LED电流的幅度调制来完成，但是如前所述，优选的是打开状态的LED电流维持恒定。

另一种用于将这种代码合并到光输出中的方法是以一定模式打开和关断LED，所述模式定义一系列“0”和“1”的二进制代码。现在，出现了尤其是如何以代码不干扰照明功能的方式将占空比切换和编码切换适当地结合起来的问题。

在上面所述的照明系统中，即在包括多个在一定空间上分布的LED的照明系统中，可能的是LED之间的间隔使得传感器将仅仅一次接收来自一个LED的光。然而，同样可能的是以及在基本上均匀的照明的情况下甚至非常可能的是，单个传感器(光电检测器)将同时接收来自两个或更多LED的光。在编码切换的情况下，传感器将同时接收两个或更多会彼此干扰的编码的信号。因此，出现了以可以可靠地区分来自单独的LED的单独的信号的方式执行编码切换的问题。

另一方面，本发明不必涉及多个LED。即使在仅包括一个单一LED的照明系统中，也可能希望将用于颜色和/或亮度变化的占空比控制与用于数据通信的编码切换结合起来。除了传输标识码之外，希望将房间中的照明用于到房间中的一个(或多个)用户的数据通信。例如，以这种方式传送的数据可以包含音频和/或视频信息。对于这样的应用，非常高的数据率将是希望的。

发明内容

应当指出的是，对LED进行占空比切换以便改变光输出本身是已知的，但是不发送数据。还应当指出的是，对LED进行编码切换以便发送数据本身是已知的，但是没有改变光强度的占空比变化。

本发明的一个目的是提供一种用于驱动LED的方法，使得占空比切换可以适当地与编码切换相结合，而不彼此影响。

本发明的另一个目的是提供一种利用编码切换和占空比控制的结合驱动LED的方法，使得信号频谱包含低频信号的仅仅小的贡献，不考虑DC分量，以便避免可见闪烁。

本发明的另一个目的是提供一种利用编码切换和占空比控制的结合驱动LED的方法，使得高的数据率被实现。

本发明的另一个目的是提供一种利用编码切换和占空比控制的结合驱动LED的方法，使得在多个LED的情况下，可以容易地区分来自单独的LED的单独的信号。

从属权利要求中提及了另外的有利详细细节(elaboration)。

附图说明

本发明的这些和其他方面、特征和优点将通过以下参照附图的一个或多个优选实施例的描述进一步加以解释，在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部分，并且在附图中：

图1为示意性地示出照明系统的框图；

图2B为示出用于传送代码的脉冲数据信号的示意性时序图；

图2C为示出双相调制的示意性时序图；

图3A为示出依照本发明的驱动信号的实施例的示意性时序图；

图3B为示出依照本发明的驱动信号的实施例的示意性时序图；

图4A为用于示出匹配滤波器的框图；

图4B为示出匹配滤波器的示例性预编程波形(滤波器形状)的示意性时序图；

图4C为由图4A的匹配滤波器分析的示例性信号的示意性时序图，其用于说明匹配滤波器的操作；

图4D为由图4A的匹配滤波器分析的示例性信号的示意性时序图，其用于说明匹配滤波器的操作；

图5A为示意性地示出信号解码电路的框图；

图5B为类似于图4B的示意性时序图，其示出信号解码电路的匹配滤波器的示例性预编程波形(滤波器形状)；

图5C-D为用于说明图5A的信号解码电路的操作的曲线图；

图6A为示出依照本发明的驱动信号的实施例的示意性时序图；

图6B为示出依照本发明的驱动信号的实施例的示意性时序图；

图7为示出数据率与占空比的函数关系的曲线图；

图8为示出依照本发明的LED驱动器的框图；

图9为示出匹配滤波器的示例性预编程波形(滤波器形状)的示意性时序图；

图10A-C示意性地示出用于对单元段配对的不同方法；

图11A为示意性地示出用于接收和解码光的设备的实施例的框图；

图11B为示出匹配滤波器的示例性预编程波形(滤波器形状)的示意性时序图；

图12A为示出依照本发明的驱动信号的实施例的示意性时序图；

图12B为示出适合与f的驱动信号相结合的匹配滤波器的示例性预编程波形(滤波器形状)的示意性时序图

图13A为示出依照本发明的驱动信号的实施例的示意性时序图；

图13B为示出适合与图13A的驱动信号相结合的匹配滤波器的示例性预编程波形(滤波器形状)的示意性时序图；

图14A-C为示出不同驱动信号的频谱内容的曲线图；

图15A为示出依照本发明的驱动信号的实施例的示意性时序图；

图15B为示出适合与图15A的驱动信号相结合的匹配滤波器的示例性预编程波形(滤波器形状)的示意性时序图；

图15C为示出适合与图15A的驱动信号相结合的匹配滤波器的示例性预编程波形(滤波器形状)的示意性时序图；

图15D为示出依照本发明的驱动信号的实施例的示意性时序图；

图16A为示出匹配滤波器的示例性预编程波形(滤波器形状)的示意性时序图；

图16B为确定电路的示意性框图；

图17为示出经过分组以定义时间块的时间单元的示意性时序图；

图18A示出8阶哈达马矩阵(Hadamard matrix)；

图18B示出从图18A的哈达马矩阵导出的码字矩阵；

图19为示出具有前导(preamble)和多个时间块的时间帧的示意性时序图。

具体实施方式

图1为通过实例示意性地示出实施本发明的照明系统1的框图。照明系统1包括至少一个照明单元20。应当指出的是，照明系统1可以包括多个照明单元20，但是该图仅仅示出了一个照明单元20。

照明单元20包括光源10。应当指出的是，照明单元20可以包括多个光源，但是该图仅仅示出了一个光源10。在该实例中，光源10包括三个LED 11、12、13，其用于分别产生相互不同颜色(例如红色、绿色、蓝色)的光14、15、16，使得该光源10的组合的光输出17可以具有可变的色点。应当指出的是，为了增加光输出，光源10可以包括多个相互具有相同颜色的LED。还应当指出的是，如果单个LED本身能够发生颜色变化或者如果不需要颜色变化，那么光源10可以包括仅仅一个单一LED，或者光源10可以包括超过三个的相互不同颜色的LED。

照明单元20还包括源驱动器21，其产生用于光源10的适当驱动信号S_D(11)、S_D(12)、S_D(13)，从而实现所需的光输出。光输出的要求包括颜色和亮度。用于将所需的颜色和亮度传送到源驱动器21的命令信号S_C由中心控制器30产生，该中心控制器也产生用于其他照明单元(如果存在的话)的这样的控制信号。应当指出的是，在照明系统1仅包括一个照明单元20的情况下，源驱动器21和中心控制器30可以集成在一起。

所述附图还示出了包括光传感器41的接收设备40。在一个特定实施例中，接收设备40可以被设计成如附图标记42所示将有关接收的光的信息通过有线或无线链接传送到中心控制器30，以便提供用于中心控制器30的反馈环，使得它可以调节它的控制信号。这特别在涉及颜色和亮度的控制时适用。

如以后将要更详细地解释的，光源10的光输出17包含编码数据。该编码数据可以标识多源照明系统1中的各光源10，或者可以标识各LED 11、12、13，使得中心控制器30可以检测哪个LED对接收设备40接收的光产生贡献，并且它可以适当地调节其用于该特定光源10的命令信号S_C。

同样可能的是，编码数据包含音频和/或视频信息，并且接收设备40为音频和/或视频播放器(在该情况下，反馈链接42可能不存在)。

由于LED、用于LED的驱动器、用于控制驱动器的控制器以及用于接收光的光传感器本身是已知的，因而这里将省略对其设计和功能的详细的一般性描述。

在上文中，着眼于颜色控制描述了光源10的控制。在包括两个或更多单色LED的光源中，颜色控制实际上涉及各LED的强度控制。本发明的基本思想并不限于多色系统中的颜色控制，而是也适用于单色系统(甚至单LED系统)中的亮度控制。因此，在下文中，解释的焦点将集中在驱动单个LED的问题上。

图2A为用于LED的驱动信号S_D的时序图。水平轴代表时间，垂直轴代表驱动信号S_D的值。可以看出，驱动信号S_D可以仅取两个值，其表示为L(低)和H(高)。无论何时驱动信号S_D为低，LED电流都基本上为零并且LED基本上关断。无论何时驱动信号S_D为高，LED电流都具有预定的恒定值并且LED打开。因此，代表驱动信号S_D的曲线的形状也表示了LED电流和光输出与时间的函数关系。

通常，驱动信号S_D为具有从t₁₁到t₂₁的周期T的周期信号。在图2A的实例中，驱动信号S_D在时刻t₁₁转为高并且在时刻t₁₂转为低，从而定义打开持续时间t_ON＝t₁₂-t₁₁以及关断持续时间t_OFF＝t₂₁-t₁₂。占空比Δ依照Δ＝t_ON/T定义为打开持续时间t_ON相对于信号周期T的比例。在远大于周期T的时间尺度上计算时，平均灯电流和平均光输出与占空比Δ成比例。因此，LED的亮度控制可以通过改变占空比Δ来执行，即假定信号周期T维持恒定，通过改变时刻t₁₂来执行。不管亮度如何，电流(如果流动的话)将总是具有相同的值，该值可以被设置成使得LED的效率和/或颜色是最佳的。

应当指出的是，如果切换频率太低的话，那么LED的打开/关断切换的快速接续可能导致可察觉的闪烁。在实践中，切换频率可以被选择成处于kHz范围内或者更高以避免该问题。另一方面，切换过程本身花费时间并且消耗能量，因而切换频率不可以选择得太高。

为了传送代码的目的，对光进行调制本身是公知的。例如，红外遥控器发射经过调制或者快速打开/关断的光，因此作为时间的函数的光输出表现出光脉冲的快速接续，如图2B所示。在这些脉冲中，信息可以以若干方式来进行编码：例如，脉宽调制或者脉冲距离调制是可能的。

同样本身已知的是，对来自连续打开的灯的光输出进行幅度调制，以便能够检测检测器位于哪个位置。一种简单的检测方案会包括多个灯，每个灯以特定的固定频率调制。因此，光检测器输出信号的解调频率将对应于其光被接收的灯的调制频率并且因而将指示发射灯的身份。为了分发信息，可能的是利用音频信号执行幅度调制，从而可以利用扬声器(比如无线电系统)再现解调的信号。典型地，这种灯的平均光强度在大于调制频率的时间尺度上保持恒定。如果需要亮度控制(调光(dim))，那么这典型地是通过改变灯的电流水平以模拟的方式来进行的。

还应当指出的是，在数字信号通信领域，已知使用双相调制来确定逻辑“1”和逻辑“0”之间的差异。这示意性地示于图2C中。数字信号S可以取两个信号值L和H。信号S被细分成相同持续时间的信号单元C1、C2、C3，每个单元代表一个代码位。每个单元被划分为相同持续时间的两个段。在一个单元内，信号S或者在第一段内为高且在第二段内为低，这表示为HL(参见单元C1和C2)，或者相反的情况，这表示为LH(参见单元C3)。这两种可能性HL和LH分别定义了逻辑“1”和逻辑“0”。

然而，如果将该已知技术合并到上面描述的照明系统中，那么应当清楚的是，光输出的占空比将必定总是等于50％。

此外，在该已知技术中，每个单元包含仅仅一个数据位，即“0”或者“1”。

本发明旨在将数字通信和占空比控制结合到一个信号中，使得可以完全独立于数字数据而控制占空比。

此外，本发明旨在提供一种方法，其用于处理接收的光信号，使得可以可靠地并且彼此独立地确定数字数据和占空比。

图3A为本发明提出的驱动信号S_D的类似于图2C的曲线图。同样地，信号被划分成表示为C(1)、C(2)等等的时间单元，每个时间单元代表数字位。这些单元具有彼此相等的持续时间T_C，该持续时间可以由时钟信号(为了简单起见而未示出)确定。同样地，每个时间单元C(i)被细分成两个连续的单元段CS1(i)、CS2(i)。同样地，信号S_D可以仅具有两个信号值H和L，第二单元段CS2(i)中的信号值总是与第一单元段CS1(i)中的信号值相反。具有值H的单元段将表示为H段，而另一段将表示为L段。因此，要么第一单元段CS1(i)为H而第二单元段CS2(i)为L，这适用于图3A中的第一单元C(1)，要么第二单元段CS2(i)为H而第一单元段CS1(i)为L，这适用于图3A中的第二单元C(2)。第一单元C(1)的值将表示为HL，而第二单元C(2)的值将表示为LH。这两个不同的值分别定义了数字0和数字1，是否HL表示0并且LH表示1或者相反的情况，这是无关紧要的。

在图3A中，第一单元C(1)起始于t₀(1)并且第二单元C(2)起始于t₀(2)，因此单元持续时间T_C等于t₀(2)-t₀(1)。两个连续的单元段CS1(i)、CS2(i)之间的转变时间表示为t_T(i)。在每个单元C(i)中，第一单元段CS1(i)的持续时间t1(i)等于t_T(i)-t₀(i)，而第二单元段CS2(i)的持续时间t2(i)等于t₀(i+1)-t_T(i)。在每个单元C(i)中，占空比Δ(i)定义为H段持续时间与单元持续时间T_C的比例。因此，在第一单元C(1)的情况下，占空比Δ(1)＝t1(1)/T_C适用，而在第二单元C(2)的情况下，占空比Δ(2)＝t2(2)/T_C适用。

因此，信号包含数据以及占空比信息。

在图3A中，信号的占空比小于50％，即大约等于25％。图3B类似于图3A，但是现在信号的占空比大于50％，即大约等于75％。同样地，数字位“0”和“1”分别由单元值HL和LH明确地定义。

根据以上解释，应当清楚的是，信号的占空比(以及因而发射的光的平均强度)可以在大的范围上变化而不干扰数据内容，同时相反地，可以自由地选择数据内容而不干扰占空比(以及平均强度)。换言之，数据内容和占空比(或者平均强度)彼此独立。

应当指出的是，在上面的解释中，第一单元段CS1的持续时间t1不是恒定的：H段的持续时间是恒定的，但是这样的段可能是第一单元段或者第二单元段，这取决于单元数据为“1”还是“0”。描述以上所述的另一种方式是表达每个单元包含指定持续时间tH的一个H段以及指定持续时间tL＝tT-tH的一个L段的组合，其中tH和tL是恒定的，并且其中H段为第一段或者L段为第一段。描述以上所述的又一种方式是表达每个单元被细分成三个段：持续时间tx＜Tc的第一段，持续时间Tc-2tx的第二段以及持续时间tx的第三段，其中对于单元数据“1”而言，第一段为H段并且第三段为L段，或者对于单元数据“0”而言，反之亦然，并且其中第二段为H或L，这取决于占空比超过50％或小于50％而不影响单元数据。

图3A-B中示出的信号为驱动LED的驱动信号S_D，但是应当清楚的是，LED的光输出遵循相同的曲线，并且还应当清楚的是，接收该光输出的传感器41的输出信号将基本上遵循相同的曲线，尽管可能带有由周围环境(例如由其他光源)造成的某些噪声和/或干扰。本发明的另一方面涉及分析接收的信号(即传感器输出信号)的问题。在下面的解释中，假设将传感器41的输出信号传送到中心控制器30(反馈链接42)，并且中心控制器30一方面被设计成解码信号的数据内容，另一方面被设计成测量传感器接收的光的峰值强度。可替换地，例如可以在接收设备40中提供单独的解码器。

为了分析检测信号，本发明提出使用匹配滤波器。用于分析数字信号的匹配滤波器本身是已知的。基本上，这种滤波器包含预编程的波形，并且它使待分析的接收的信号与预编程波形相关；它的输出信号具有指示接收的信号与预编程波形之间的相关量的值。该输出相关值指示该接收的信号中有多少与滤波器的预编程波形对应。根据该输出相关值与阈值的比较，可以就接收的信号是否包含滤波器的预编程波形做出是/否决策。该操作将参照图4A-D简要地加以解释，其中预编程波形将简要地表示为“滤波器形状”FS。

图4A示意性地示出了匹配滤波器50，其具有用于接收待分析的输入信号Si的输入端51并且具有用于提供输出信号So的输出端52。待分析的输入信号Si为具有单元持续时间为Tc的预定时间单元的信号。滤波器50预期用于分析如参照图2C所解释的双相调制信号，并且具有图4B中示出的滤波器形状FS，其从时刻t＝0到0.5·Tc具有值+1，并且从时刻t＝0.5·Tc到Tc具有值-1。滤波器50被设计成依照内积运算So＝IP(FS·Si)计算其输出信号So，该输出信号被定义为对于0与Tc之间的每个时间值取乘积FS(t)·Si(t)并且在从0到Tc的范围上对此进行积分。

图4C示出了在输入信号Si包含如图2C中所示的HL单元C1的情况下所发生的情形；在下面的解释中，将把低水平L看作等于零。对于t＝0与t＝0.5·Tc之间的每个时刻，输入信号具有值H并且滤波器形状FS具有值+1，因而对于这些时刻而言乘积FS(t)·Si(t)＝H。对于t＝0.5·Tc与t＝Tc之间的每个时刻，输入信号具有值0并且滤波器形状FS具有值-1，因而对于这些时刻而言乘积FS(t)·Si(t)＝0。在从0到Tc的范围上对该乘积积分，得到So＝0.5·Tc·H。

图4D示出了在输入信号Si包含如图2C中所示的LH单元C3的情况下所发生的情形。对于t＝0与t＝0.5·Tc之间的每个时刻，输入信号具有值0并且滤波器形状FS具有值+1，因而对于这些时刻而言乘积FS(t)·Si(t)＝0。对于t＝0.5·Tc与t＝Tc之间的每个时刻，输入信号具有值H并且滤波器形状FS具有值-1，因而对于这些时刻而言乘积FS(t)·Si(t)＝-H。在从0到Tc的范围上对该乘积积分，得到So＝-0.5·Tc·H。

图4A还示出了可以将滤波器输出信号So提供给比较器53，该比较器将滤波器输出信号So与预定义阈值水平TH进行比较。在上面的实例中，用于阈值水平TH的适当的值将为零。如果比较器53发现信号So高于零，那么它就决定输出数字“1”；如果比较器53发现信号So低于零，那么它就决定输出数字“0”。

参照图4C的实例，在输入信号Si受噪声或衰减干扰，使得信号值在信号周期的第一半中的某一时刻小于H的情况下，对积分的输出信号的贡献变得更小，即输出信号So的值减小。同样地，在信号值在信号周期的第二半中的某一时刻高于零的情况下，发生对积分的输出信号的负面贡献，从而输出信号So的值也减小。然而，只要输出信号So高于零，那么输入信号Si将被识别为HL信号，解码为“1”，其基于以下假设：这比输入信号Si是为“0”编码的LH信号更有可能。应当指出的是，该“解码”基于输入信号只能具有两种可能的形状中的一种这一信息并且基于定义这两种可能的形状的信息。

由上可知，图4B中示出的滤波器形状FS是用于解码图2C的双相编码信号的最适当的形状(注意：这同样适用于具有反相的滤波器形状的滤波器)。信号预期只取两种可能的波形中的一种，并且滤波器输出So在输入信号恰好等于两种预期的波形之一的情况下具有最大绝对值。通常，在待分析信号只能取两种可能的波形之一的情况下，可以证明，通过对这两种可能的波形彼此相减获得最佳滤波器形状；可以容易看出，从HL信号中减去LH信号得到图4B中示出的滤波器形状FS。

参照图3A和图3B，现在的问题是待分析的信号可能取超过仅仅两种可能的波形这一事实，因为占空比可以取从几乎为零到几乎为100％的任何值。只有当占空比已知时，待分析的信号才能够再次只取两种可能的波形之一(参见图3A中的单元C(1)和C(2))并且有可能适当地调节滤波器形状FS(即调谐该滤波器)。

应当指出的是，以上所述并不意味着不可能可靠地检测信号代码HL或LH。使用图4B的滤波器形状FS，应当清楚的是，图3A的单元C(1)将导致滤波器输出So具有值So＝tT·H，而图3A的单元C(2)将导致滤波器输出So具有值So＝-tT·H。这同样适用于图3B的单元C(1)和C(2)。然而，希望的是能够检测占空比。

遗憾的是，鉴于值H不是固定的，而是尤其依赖于LED与传感器之间的距离这一事实，基于输入信号Si的平均信号水平直接测量占空比是不可能的。

本发明提供了一种克服该问题的方法。

图5A为示意性地示出信号解码电路60的框图，该信号解码电路包括并联设置的两个匹配滤波器61和62。电路60具有用于接收待分析的信号Si的电路输入端63；两个匹配滤波器61和62具有其耦合到电路输入端63的对应输入端，因而它们二者接收相同的信号。应当指出的是，电路60可以包括输入放大器，其为了简单起见而未示出。两个匹配滤波器61和62分别具有相互不同的滤波器形状FS1和FS2。

图5B示出了滤波器形状的一般轮廓。对于时刻t＝0到tx，滤波器形状FS具有值+1。

对于时刻t＝(Tc-tx)到Tc，滤波器形状FS具有值-1。

在时刻tx与(Tc-tx)之间，滤波器形状FS具有值0。

如上面所解释的，这种滤波器形状对于解码具有占空比Δ＝tx/Tc的信号是最佳的。因此，在下文中，该滤波器形状将由占空比Δ的值引用。因此，图4B的滤波器形状将表示为50％滤波器形状，并且具有该滤波器形状的匹配滤波器将表示为50％滤波器。此外，将称该滤波器具有占空比值Δ。

信号解码电路60的两个匹配滤波器61和62分别具有相互不同的占空比值Δ1和Δ2。尽管不是必需的，但优选的是这些滤波器之一具有占空比值50％；因此，在图5A的示例性实施例中，第一匹配滤波器61为50％滤波器(参见图4B)。第二匹配滤波器62具有比Δ1小的占空比值Δ2；举例而言，第二占空比值Δ2可以低至0.1％(为了清楚起见，Δ2在图5B-5D中被夸大)。

图5C为分别示出第一和第二匹配滤波器61、62的输出信号So1和So2的绝对值(垂直轴)与待分析的输入信号Si的占空比Δ(Si)的函数关系的曲线图。参照上面的解释，如果输入信号Si的占空比Δ(Si)等于50％，那么第一匹配滤波器61的输出信号So1的绝对值|So1|具有最大值|So1|＝0.5·Tc·H。如果输入信号Si的占空比Δ(Si)小于50％，那么第一匹配滤波器61的输出信号So1的绝对值|So1|也更小。更特别地，如果输入信号Si的占空比Δ(Si)介于0与50％之间，那么第一匹配滤波器61的输出信号So1的绝对值|So1|依照|So1|＝Δ(Si)·Tc·H(直线部分71)与占空比Δ(Si)成正比。类似地，如果输入信号Si的占空比Δ(Si)介于50％与100％之间，那么第一匹配滤波器61的输出信号So1的绝对值|So1|依照|So1|＝(1-Δ(Si))·Tc·H(直线部分72)与占空比Δ(Si)成反比。

关于具有小于50％的占空比Δ2的第二匹配滤波器62，可以容易看出存在类似的关系。如果输入信号Si的占空比Δ(Si)介于0与Δ2之间，那么第二匹配滤波器62的输出信号So2的绝对值|So2|依照|So2|＝Δ(Si)·Tc·H(直线部分73)与占空比Δ(Si)成正比，但是如果输入信号Si的占空比Δ(Si)介于100％-Δ2与100％之间，那么第二匹配滤波器62的输出信号So2的绝对值|So2|依照|So2|＝(1-Δ(Si))·Tc·H(直线部分74)与占空比Δ(Si)成反比。由于输入信号Si从时刻Δ2·Tc到时刻(100％-Δ2)·Tc不对输出信号So2产生贡献，因而如果输入信号Si的占空比Δ(Si)在Δ2与(100％-Δ2)之间变化，那么第二匹配滤波器62的输出信号So2的绝对值|So2|不发生变化，即如果输入信号Si的占空比Δ(Si)介于Δ2与(100％-Δ2)之间，那么第二匹配滤波器62的输出信号So2的绝对值|So2|是恒定的(直线部分75)。

这允许具有接收第一匹配滤波器61的输出信号So1的第一输入端65并且具有接收第二匹配滤波器62的输出信号So2的第二输入端66的处理器64通过依照R＝|So1|/|So2|计算它的两个输入信号的比值R来计算指示输入信号Si的占空比Δ(Si)的信号。如果输入信号Si的占空比Δ(Si)介于Δ2与50％之间，那么所述比值R等于Δ(Si)/Δ2，因而Δ(Si)可以依照Δ(Si)＝R·Δ2来计算。如果输入信号Si的占空比Δ(Si)介于50％与(100％-Δ2)之间，那么所述比值R等于(1-Δ(Si))/Δ2，因而Δ(Si)可以依照Δ(Si)＝1-R·Δ2来计算。

占空比Δ(Si)已经是中心控制器30或者任何其他接收器的重要参数。此外，接收的信号的计算的占空比Δ(Si)可以用来将第二匹配滤波器62的占空比Δ2调节成基本上等于接收的信号的计算的占空比Δ(Si)，使得解码包含在输入信号Si中的数据流的过程是最优化的。第二匹配滤波器62的这种调谐由图5A中的虚线69表示。处理器64(或者不同的处理器)将把调谐的第二匹配滤波器62的输出信号So2作为用于分别检测HL和LH单元中编码的“0”和“1”位的输入。

这里应当指出的是，接收器需要知道占空比是否低于或高于50％；该信息可以包含在信号的编码数据中。

还应当指出的是，如果输入信号Si的占空比Δ(Si)介于Δ2与(100％-Δ2)之间，那么处理器64也具有充分的允许依照Smax＝|So2|/Δ2计算接收设备40位置处期望的最大可能光输出水平Smax的信息。

还应当指出的是，代替依赖于测量的占空比，有可能数据传输包括系统信息。例如，数据可以在帧中传输，每帧包含若干数据区，并且这些数据区之一可以包含揭示占空比的信息。在这种情况下，处理器64可以从输入信号Si中的数据导出占空比Δ(Si)，并且可能地根据该信息调谐第二滤波器62。

上面的方法依赖于两个匹配滤波器61和62的使用。在可替换的方法中，只需要一个可调谐匹配滤波器62。具有特定占空比Δ(Si)的输入信号Si被接收；假设该占空比Δ(Si)低于50％。图5D为示出可调谐匹配滤波器62的绝对值|So2|(垂直轴)与该可调谐匹配滤波器62的占空比Δ2(水平轴)的函数关系的曲线图。只要可调谐匹配滤波器62的占空比Δ2高于输入信号Si的特定占空比Δ(Si)，那么可调谐匹配滤波器62的输出信号So2的绝对值|So2|就是恒定的(直线部分77)。如果可调谐匹配滤波器62的占空比Δ2低于输入信号Si的特定占空比Δ(Si)，那么可调谐匹配滤波器62的输出信号So2的绝对值|So2|依照|So2|＝Δ2·Tc·H与可调谐匹配滤波器62的占空比Δ2成正比(直线部分78)。

因此，本发明提出了一种用于确定输入信号Si的占空比Δ(Si)的方法，该方法包括改变可调谐匹配滤波器62的占空比Δ2以便找到倾斜直线部分78与水平直线部分77相遇所在的特定值Δx的步骤：输入信号Si的占空比Δ(Si)将等于Δx。在一个特定的实施例中，该方法可以包括步骤：增大起始于零的可调谐匹配滤波器62的占空比Δ2或者减小起始于50％的可调谐匹配滤波器62的占空比Δ2。

在上文中，时间单元仅包含一位信息。本发明还旨在提供一种改进，其中每单元的位数可以大于1，并且其中信号的占空比仍然可以改变。

图6A为本发明提出的驱动信号S_D的类似于图2C的曲线图。同样地，信号被划分成表示为C(1)、C(2)等等的时间单元。这些单元具有彼此相等的持续时间T_C，该持续时间可以由时钟信号(为了简单起见而未示出)确定。每个时间单元C(i)被细分成多个(N个)具有彼此相等的持续时间的连续单元段CS1、CS2、CS3、...、CS(N)。这样一来，这可以看作双相编码信号的推广，其中N＝2。同样地，信号S_D只能具有两个信号值H和L。更特别地，在每个单元段中，信号S_D为H或L，其中可以彼此独立地设置不同单元段CS中的信号值。

具有值H的单元段将表示为H段，而其他段将表示为L段。在每个单元C(i)中，占空比Δ(i)被定义为H段的组合的持续时间与单元持续时间T_C的比例。因此，可以将占空比Δ(i)写成N(H)/N，其中N(H)表示H段的数量。因此，有可能以1/N的步长在0与1之间改变单元中的占空比Δ(i)。

应当指出的是，占空比通常在大于单元持续时间的时间段上可以是基本上恒定的。因此，在下面的讨论中，将假设占空比是恒定的。

图6A示出了具有占空比Δ＝1/N的信号的实例。在该实例中，单元C(1)的第一单元段CS1为H，而其他单元段为L。在单元C(2)中，第四单元段CS4为H，而其他单元段为L。

应当清楚的是，就占空比而言，哪个单元段为H是无关紧要的。另一方面，选择哪个单元为H包含了信息：存在N种可能性，因而单元可以具有从1到N的“值”。为了简单起见，假设N＝2ⁿ.在这种情况下，单元可以为n位编码。这示于图6A中，其中n被选择成等于4，从而N＝16。在单元段中，写入值0到15的二进制码(即0000到1111)。如果第一单元段CS1为H，那么这被解释为等价于码字0000。如果第四单元段CS4为H，那么这被解释为等价于码字0011。依次类推(应当指出的是，H段的编号与码字之间的不同转译是可能的)。因此，与其中时间单元仅仅传递一位信息的现有技术相比，在保持占空比恒定的同时，每时间单元传递的位数增加到4倍。

以上所述不仅适用于每单元2ⁿ个单元段。更一般地，如果单元包含N个单元段，那么对于单个H段存在N个可能的位置，其可以为每单元²log(N)位编码。

以上所述适用于占空比Δ＝1/N。图6B示出了具有占空比Δ＝2/N的信号的实例。在该实例中，第三和第六单元段CS3和CS6为H，而其他单元段为L。在N＝16的情况下，本领域技术人员应当清楚的是，对于单元中的两个H段的位置存在120种不同的可能组合，其可以为每单元²log(120)＝6.9位编码。更一般地，如果单元包含N个单元段，那么对于两个H段存在

种可能的组合，其可以为每单元

位编码。进一步更一般地，如果占空比Δ＝m/N，其中m为介于1与N-1之间的整数，那么对于两个H段存在

种可能的组合，其可以为每单元

位编码。

根据上面的解释，应当清楚的是，信号包含数据以及占空比信息。

根据上面的解释，还应当清楚的是，对于由占空比确定的给定数据率，可以自由地选择数据内容而不干扰占空比。此外，应当清楚的是，可以(以1/N的步长)改变占空比，并且对于占空比的每个值，每单元的信息位数相对于现有技术双相编码增加了，应当指出的是，增加的程度取决于占空比。

通常，在占空比保持恒定的情况下，每单元的位数随着每单元的单元段数的增加而增加。然而，在单元长度保持恒定的情况下，关于单元段的持续时间存在下限。如果希望更进一步增加每单元的单元段数，那么应当增加单元长度。然而，不必要无限地增加每单元的单元段数，因为这种增加的效果将降低。

图7为示出表示成每单元段的位数的数据率(垂直轴)与占空比Δ＝m/N(水平轴)的函数关系的曲线图。第一曲线81涉及上例具有16个单元段的单元，并且示出作为占空比

通过比较，水平线82表示1/16的量，对应于用于具有16个段的单元的、指示现有技术数据率的每单元一位。可以看出，与现有技术相比，如果占空比大约为0.5，那么数据率的改进涉及10倍。第三曲线83示出了可以实现的最大数据率，即对于N接近无限大的极限的

这里，参考了香农(Shannon)的“熵函数”h。可以看出，通过将单元段数N设置成16，实现了最大可能数据率的85％。如果单元段数N增加到100，那么数据率将只上升到最大可能数据率的96％。因此，如果数据率是唯一关心的问题，那么N＝16是适当的、足够的且优选的选择。然而，由于占空比如上所述只能以1/N的步长改变，因而优选的是使N高得多，例如高达1024或者甚至更高。

图7说明在占空比接近50％的情况下获得最高的数据率。然而，考虑到最佳的数据率，通常不能自由地选择占空比，因为确定占空比是为了获得一定的照明效果(LED的调光)，并且在确定LED的数据率容量(capacity)时可以将占空比看作给定约束。例如，在图7中可以看出，如果LED工作于12.5％的占空比下，那么数据率容量仅仅为最大可能数据率的43％，其与50％占空比的情形相比是一半的容量。

然而，在系统包括多个LED的情况下，增加数据率是可能的。举例而言，考虑其中光源包括4个LED以便增大光输出的实施例。在LED并联工作于12.5％的占空比的情况下，数据率容量如前所述仅仅为43％。然而，也可能在50％的占空比下仅仅使用一个LED，同时保持其他LED关断：在这种情况下，系统的光输出整体上仍然对应于最大值的12.5％，而数据率容量增加到100％。

类似地，在光源工作于87.5％的光输出下的情况下，如果以50％的占空比切换一个LED而保持其他LED连续打开，那么数据率容量增加。

因此，总的说来，在包括X个LED的光源工作于Y％的光输出的情况下，本发明提出运行那些LED的仅仅一部分而保持其他LED打开或关断(取决于Y高于或低于50％)。运行的LED的数量被选择成使得占空比尽可能接近50％。

应当指出的是，其他LED全部打开或关断是不必要的：有可能其他LED中的一些连续打开而其余的其他LED连续关断。例如，如果以50％的占空比切换一个LED，一个LED连续打开，并且其余两个LED连续关断，那么平均光输出等于37,5％。

应当指出的是，如果运行的LED的数量从一个时间单元到下一个时间单元是不同的，那么只要不发生可见的闪烁，则可以实现更大的灵活性。例如，如果在一个时间单元中，只有一个LED工作于50％的占空比下并且其他三个LED关断，那么在这四个LED上考虑的总的光输出平均等于最大光输出的12.5％(如果所有四个LED都连续打开，那么将实现所述最大值)。如果在下一个时间单元中，两个LED工作于50％的占空比下并且其他三个LED关断，那么在这四个LED上考虑的总的光输出平均等于25％。在这两个时间单元上进行考虑，总的光输出平均将等于18.75％。如果该第二LED每三个时间单元仅仅使用一次，那么在这三个时间单元上考虑的并且在这四个LED上考虑的总的光输出平均等于16.6％。因此，有可能结合50％的占空比以便实现具有不同于50％的平均总光输出的最大数据率。进一步可能的是，活性LED的占空比被设置成接近50但不等于50，以便能够更紧密地接近预期的光输出水平。然而，值得注意的是，这种方法引入了低频内容并且从而增大了可见闪烁的机会。

如果LED不必并联地运行，那么数据率的进一步的增加是可能的：由图7可以容易地看出，每个LED在12.5％的占空比下彼此独立地运行的四个LED的组合数据率大于在50％的占空比下运行的一个LED的数据率。

图8为示出依照本发明的源驱动器90的框图，该源驱动器允许实现上面的操作方法，用于驱动包括4个LED 11A、11B、11C、11D的源。驱动器90具有用于接收调光水平命令信号Sc(DL)的第一输入端91以及用于接收数据输入信号Si(D)的第二输入端92。这两个输入端可以是物理上不同的，但是也可以将它们实现为一个组合输入端。在一种工作模式下，驱动器90基于调光水平命令信号Sc(DL)依照m＝DL·N确定活性单元段的数量m，其中DL表示调光水平。如果需要的话，可以对m取整。利用这个数量m的活性段(即具有值H的段)，驱动器90于是可以并联地驱动所有LED，执行N中取m编码(m-out-of-N encoding)；这仅需一个输出端。

对于更高效的数据率，驱动器包括四个可控的三路开关96A、96B、96C、96D，每个三路开关与对应的LED 11A、11B、11C、11D关联。为了清楚起见，仅仅示出了一个开关96A，其与第一LED 11A关联。驱动器90具有一个数据输出端93和四个开关控制输出端94A、94B、94C、94D，每个开关控制输出端耦合到对应的开关96A、96B、96C、96D的控制终端。每个开关具有耦合到恒定电压源Vc1的第一输入端、耦合到零电压的第二输入端以及耦合到数据输出端93的第三输入端。此外，每个开关具有耦合到对应的LED 11A、11B、11C、11D的输出端。受控于来自对应开关控制输出端94A、94B、94C、94D的开关控制信号，三路开关96A、96B、96C、96D或者处于第一工作条件下，其中其输出端连续地耦合到其第一输入端，使得对应的LED 11A、11B、11C、11D连续地打开，或者处于第二工作条件下，其中其输出端连续地耦合到其第二输入端，使得对应的LED 11A、11B、11C、11D连续地关断，或者处于第三工作条件下，其中其输出端连续地耦合到其第三输入端，使得对应的LED 11A、11B、11C、11D工作于占空比切换模式下。基于调光水平命令信号，驱动器计算用于m的、用于将连续地打开的LED的数量m1的以及用于将连续地关断的LED的数量m2的适当的值。驱动器然后产生其用于开关96A、96B、96C、96D的开关控制信号，使得m3个开关处于其第三工作条件下，m1个开关处于其第一工作条件下，并且m2个开关处于其第二工作条件下，其中m3＝N_LS-m1-m2，N_LS表示光源的总数量。

应当指出的是，开关96A、96B、96C、96D可以在驱动器90的内部或外部。

还应当指出的是，上面的解释涉及打开、关断或者切换的LED的数量，不一定涉及LED的身份。例如，有可能特定LED在第一时间单元期间连续打开并且在第二时间单元期间连续关断，而第二特定LED在第一时间单元期间连续关断并且在第二时间单元期间连续打开：尽管这改变了打开的LED和关断的LED的身份，但是它并没有改变打开的LED的数量或者关断的LED的数量。

上面的解释涉及一定时间单元中的N段的使用，并且涉及通过将所述N段中的m个设置成等于H而其他的为L来控制占空比；这将表示为N中取m操作。在另外的改进中，本发明提出了将所述N中取m操作与双相概念相结合。同样地，时间单元被细分成N个单元段，N为偶数。每个段与另一个段配对，从而存在N/2个配对；这里，措词“配对”用来表示彼此关联的两个段。每个段可以为H或L。在如上所述的最初的双相概念(其中N＝2)中，配对的段总是具有相反的值，从而配对只能为HL或者LH。该特性可以用在其中占空比固定为50％的实现方式中。为了允许改变占空比，本发明还提出配对的每个段可以独立于另一个段的值而单独地设置为H或L，从而每个配对可以为LL、LH、HL或者HH。配对的值可以利用匹配滤波器来测量，其对于配对的第一段为+1，对于配对的第二段为-1，并且其对于所有其他段为0。举例而言，图9示出了匹配滤波器的滤波器形状，其在划分成16个段的时间单元中在第一段期间为+1，在最后的段期间为-1，并且对于段2-15为0；本领域技术人员应当清楚的是，该匹配滤波器将适用于解码配对的段1和16。

这样的段配对中的编码可以如下：

LL和HH编码“0”(滤波器输出将为0)；

LH和HL编码“1”(滤波器输出的绝对值将高于一定阈值)。

举例而言，将N取成等于16，从而配对的数量等于8。假设占空比等于1/N(在这种情况下为1/16)。这意味着所述配对中只有一个应当编码“1”而所有其他配对应当是为“0”编码的LL，从而恰好一个段为H。这样做存在8种可能性(即存在供选择的8个配对)，其可以由3位码字的信息表示。选择配对为LH或HL提供了第4位信息。

如果占空比等于2/N(在这种情况下为2/16)，那么存在两种实现这点的方式：一种方式是具有两个为“1”编码的配对，而所有其他配对是为“0”编码的LL，另一种方式是使一个配对是为“0”编码的HH，而所有其他配对是为“0”编码的LL。为“1”编码的两个配对可以以

种可能的方式选择；每个配对可以为LH或者HL，从而使可能性的数量增大到4倍。为HH的那个配对可以以8种可能的方式来选择。因此，可能性的总数等于4*28+8＝120，这可以由6.9位码字的信息表示。

更一般地，如果占空比等于m/N(在这种情况下为m/16)，那么所述配对的N/2中取m个应当编码“1”，并且这样做存在

种可能性，加上这些配对自身中存在m位信息。

对于m的其他值，可以执行类似的计算。应当清楚的是，针对m的计算等同于针对N-m的计算。

将数据率容量表示为每单元段可以传递的信息位数，常规的双相方法得到每段0.5位(bps)。本发明提出的方法对于m＝1或m＝15得到4/16＝0.25bps；对于m＝2或m＝14：6.9/16＝0.43bps。可以证明，对于从3到13的m的所有值，数据率容量等于或大于0.5bps。

应当指出的是，存在若干用于为单元段配对的可能方法。图10A示出了具有16个单元段的时间单元，其中8个U形箭头表示段配对。在图10A的实例中，单元段在可以称为“相邻配对”的配置中总是与其相邻的段配对。图10A也示出了适合用于分析第一段配对的匹配滤波器的滤波器形状：该滤波器形状在第一单元段期间为+1，在第二段期间为-1，并且对于所有其他段为0。

图10B示出了不同的配对方式：这里，对于i＝1-8，单元段i在可以称为“交叉配对”的配置中总是与单元段i+8配对。图10B也示出了适合用于分析第一段配对的匹配滤波器的滤波器形状：该滤波器形状在第一单元段期间为+1，在第九段期间为-1，并且对于所有其他段为0。

图10C示出了另一种不同的配对方式：这里，对于i＝1-8，单元段i在可以称为“嵌套配对”的配置中总是与单元段17-i配对。图10B也示出了适合用于分析第一段配对的匹配滤波器的滤波器形状：该滤波器形状在第一单元段期间为+1，在第十六段期间为-1，并且对于所有其他段为0。

应当指出的是，就编码和占空比而言，只要接收器/解码器的匹配滤波器与发送方使用的编码方法对应，那么实施哪知配对方法是没有区别的。然而，图10B的“交叉配对”方法或者图10C的“嵌套配对”方法提供了以下优点：接收器也适用于接收和处理依照先前的技术以50％的占空比经过双相编码的信号(向后兼容)。图10A的“相邻配对”方法与图10B的“交叉配对”方法和图10C的“嵌套配对”方法相比具有更低的低频内容。图10B的“交叉配对”方法更易于实现。

图11A为示意性地示出用于依照上面解释的本发明方法接收和解码LED发射的光的设备1100的可能实施例的框图。在信号输入端1101处，接收待分析的信号Si，即来自光传感器的输出信号。设备1100包括具有其耦合到信号输入端1101的对应输入终端的第一系列的八个匹配滤波器1111-1118。该第一系列的每个匹配滤波器具有适于对应的匹配段配对的滤波器形状，其用于确定该对应的匹配段配对是否为HL或LH。图10C示出了针对嵌套配对的情况的滤波器形状的实例：第一单元段的滤波器值等于+1，第N单元段的滤波器值等于-1，对于所有其他单元段而言滤波器值为0。

设备1100还包括具有其耦合到信号输入端1101的对应输入终端的第二系列的八个匹配滤波器1121-1128。该第二系列的每个匹配滤波器具有适于对应的匹配段配对的滤波器形状，其用于确定该对应的匹配段配对是否为LL或HH。图11B示出了针对嵌套配对的情况的滤波器形状的实例：第一单元段的滤波器值等于+1，第N单元段的滤波器值等于+1，对于所有其他单元段而言滤波器值为0。

设备1100还包括处理器1130，该处理器具有耦合到滤波器1111-1118和1121-1128的各输出端的输入端。处理器1130能够基于来自单独的时间段的组合信息通过计算或者通过考虑查找表确定时间单元的数据内容。解码的数据内容可以在输出端1132处提供以用于进一步处理。

应当指出的是，如果需要的话，处理器1130能够计算接收的输入信号Si的占空比。

在上面的实施例中，每个单元段对占空比产生贡献，也对数据代码产生贡献。在下文中，将描述本发明的实施例，其中在单元内分离(复用)数据信息和占空比信息。这具有减少较低频率的频谱内容的优点。

图12A为示出灯信号(即驱动信号S_D或光强度或光传感器输出信号)与时间的函数关系的时间图。信号被划分成具有持续时间T_C的时间单元。每个时间单元被细分成两个单元部分P1和P2，其分别表示为数据部分和占空比部分。数据部分被细分成预定数量的具有持续时间T_S的单元段CS。在图12A中，该预定数量等于2，单元段表示为CS1、CS2。占空比部分P2也可以被细分成单元段，在这种情况下，占空比部分的单元段的持续时间优选地等于数据部分P1的单元段的持续时间。

数据部分P1的两个单元段CS1、CS2可以为L或H，这两个单元段CS1、CS2总是具有彼此相反的值，从而数据部分P1可以表示为LH或HL。因此，可以将数据部分P1看作双相编码的位，具有值“1”(LH)或者“0”(HL)。

占空比部分P2用来控制涉及的LED的光照水平的平均强度。为此目的，占空比部分P2被细分成两个部分PP1和PP2，第一部分PP1连续为H并且第二部分PP2连续为L。第一和第二部分PP1和PP2的长度可以连续或者不连续地改变。在占空比部分P2也被细分成单元段、所有段具有相同的持续时间的情况下，以下关系适用：

N＝T_C/T_S，N为单元中段的数量；

N_PP2＝N-2-N_PP1，N_PP1和N_PP2分别为占空比部分P2中H和L段的数量；

Δ＝(N_PP1+1)/N，Δ为占空比。

根据上面的解释，应当清楚的是，信号包含数据以及占空比信息。优选地，N等于2的大的幂，例如1024，从而允许实现平均光水平的10位分辨率。

根据上面的解释，还应当清楚的是，可以自由地选择数据内容而不干扰占空比：在数据部分P 1中H段的数量总是等于1。此外，应当清楚的是，占空比可以(以1/N的步长)从最小值1/N变化到最大值(N-1)/N，而不干扰数据。

图12B为示出适用于检测信号的数据内容的匹配滤波器的滤波器形状的示图。该滤波器形状在数据部分P1的第一段CS1期间具有值+1，在数据部分P1的第二段CS2期间具有值-1，并且在占空比部分P2期间具有值0。该滤波器的输出值≥0表示“0”解码，该滤波器的输出值＜0表示“1”解码。

利用图12A的编码方案，数据部分P1中的双相编码的位的两个单元段CS1、CS2彼此直接相邻、与相同时间单元的第一部分PP1相邻并且与前一单元的第二部分PP2相邻。存在的一种可能性是发生符号间干扰，即相邻时间单元之间的干扰。为了减轻这种效应，本发明提出了图13A中示出的另外的详细细节，该图为类似于图12A的时间图。在这种情况下，数据部分中的单元段CS的预定数量等于5。第一、第三和第五单元段CS1、CS3、CS5总是为L。第二和第四单元段CS2、CS4可以为L或H，这两个单元段CS2、CS4总是具有彼此相反的值，从而数据部分P1可以表示为LH或HL。因此，数据部分P1同样可以看作双相编码的位，具有值“1”(LH)或者“0”(HL)。因此，数据部分P1中的H位的数量总是等于1，并且数据位可以具有任意值(0，1)而不干扰占空比设置。

图13B为类似于图12B的示图，其示出适用于检测信号的数据内容的匹配滤波器的滤波器形状。该滤波器形状在数据部分P1的第二段CS2期间具有值+1，在数据部分P1的第四段CS4期间具有值-1，并且在数据部分P1的第一、第三和第五段期间以及在占空比部分P2期间具有值0。该滤波器的输出值≥0表示“0”解码，该滤波器的输出值＜0表示“1”解码。

图14A-C为示出依照图3A-B的编码方案(图14A)、依照图12A的编码方案(图14B)以及依照图13A的编码方案(图14C)的信号S_D的频谱内容的曲线图。可以清楚地看出，与依照图3A-B的编码方案的情况相比，在依照图12A和图13A的编码方案的情况下，尤其是在较低频率处，频谱内容更低。

图15A为类似于图12A的时间图，其示出提供增加的数据率和降低的每位转变数的另外的详细细节。在这种情况下，数据部分中的单元段CS的预定数量等于4。将第一和第三单元段CS1、CS3配对以定义双相编码的位，其具有值“1”(LH)或者“0”(HL)。类似地，将第二和第四单元段CS2、CS4配对以定义双相编码的位，其具有值“1”(LH)或者“0”(HL)。因此，数据部分P1中的H位的数量总是等于2，并且该两位数据可以具有任意值(00，01，10，11)而不干扰占空比设置。图15A示出值“10”。

如上所述的四单元段的集合将表示为四相编码的双位(即两个位)。

图15B-C为类似于图12B的示图，其示出适合用于单独地检测信号数据内容的所述位之一的两个匹配滤波器的滤波器形状。在图15B中，该滤波器形状在数据部分P1的第一段CS1期间具有值+1，在数据部分P1的第三段CS3期间具有值-1，并且在数据部分P1的第二和第四段期间以及在占空比部分P2期间具有值0。该滤波器的输出值≥0表示“0”解码，该滤波器的输出值＜0表示“1”解码，两者都关于第一数据位而言。类似地，在图15C中，该滤波器形状在数据部分P1的第二段CS2期间具有值+1，在数据部分P1的第四段CS4期间具有值-1，并且在数据部分P1的第一和第三段期间以及在占空比部分P2期间具有值0。

与图13A的实施例相比，图15A的实施例在数据部分P1中仅需4个段，从而占空比部分P2可以再有一个单元段，同时在一个数据配对的两个单元段之间仍然总是存在一个单元段间隔，而每时间单元的位数加倍。

当占空比部分P2的所有段为L时，实现了最低的光照水平。在依照图15A的信号的情况下，该最低的光照水平对应于水平2/N，即总是两个数据段为H。可能的是，通过关断配对的段之一进一步将最低的光照水平降低50％，这示于图15D中。在该实例中，第一和第三单元段CS1、CS3仍然用来定义双相编码的位，而第二和第四单元段CS2、CS4总是为L。现在，数据部分P1中的H位的数量总是等于1。

利用该一个配对的单元段，即第一和第三单元段CS1、CS3，只有一位数据可以被双相编码。类似地，有可能利用另一配对的单元段(即第二和第四单元段CS2、CS4)来编码仅仅一位数据。然而，有可能通过有关哪个配对是活性的以及哪个配对为低的选择来编码第二位。

在上面的实例中，占空比部分P2包含许多H和L段，对应的数量取决于所需的平均光照水平：如果所需的平均光照水平增加，那么H段的数量增加并且L段的数量减少，反之亦然。依照本发明的另外的详细细节，有可能通过增大数据部分P1的尺寸并且减小占空比部分P2的尺寸来增大数据率容量。假设所需的平均光照水平对应于占空比q/N，其中q为2的倍数并且q≤N/2。这意味着q段应当为H并且N-q段应当为L。这可以通过定义q/2个4连续单元段组来实现，每个这样的组如参照图15A所解释的那样为四相编码的双位，即总是包含两个H段和两个L段，并且能够每个包含两位信息。在这种情况下，数据部分P1将包含2q个单元段并且占空比部分P2将包含N-2q个单元段，所有段为L。如果所需的平均光照水平增加以便对应于占空比增加1/N，那么占空比部分P2的一个单元段将为H。

如果q＞N/2，那么有可能具有q′个双位，其中q′＝N/2-q。在这种情况下，数据部分P1将包含2q′个单元段并且占空比部分P2将包含N-2q′个单元段，所有段为H。

应当清楚的是，在所有这样的情况下，有可能编码任何数据而不干扰占空比。相反地，如果占空比改变，那么仅仅双位的数量以及因而数据率将发生改变。看起来接收器将需要知道实际的占空比以便能够正确地解码数据，但是这不是必需的。

应当指出的是，在图15A的情况下，接收器将被设计成在头四个单元段中预期仅仅一个双位，并且对应的解码器将仅仅含有分别具有图15B和图15C的滤波器形状的两个匹配滤波器。相反地，在当前的详细细节中，接收器将被设计成预期N/4个双位的最大值(假设N为4的倍数)，并且对应的解码器将含有N/4组具有与图15B和图15C的滤波器形状(但是现在针对相邻双位)类似的滤波器形状的两个匹配滤波器。举例而言，图16A示出了与第四双位(即单元段13-16)一起使用的两个匹配滤波器的滤波器形状。

图16B为用于确定四连续单元段组是否用作双位有效数据的电路1600的示意性框图。应当清楚的是，解码器将具有N/4这样的电路，每个与对应的四连续单元段组关联。确定单元1600具有用于接收与该对应的四连续单元段组关联的第一匹配滤波器(例如具有图16A中上图的滤波器形状的滤波器)的输出信号So1的第一输入端1601以及用于接收与该对应的四连续单元段组关联的第二匹配滤波器(例如具有图16A中下图的滤波器形状的滤波器)的输出信号So2的第二输入端1602。所述第一电路输入端1601耦合到第一绝对值计算器1603，所述第二电路输入端1602耦合到第二绝对值计算器1604。与门1605具有耦合到这两个绝对值计算器1603、1604的输出端的输入端，并且其输出端耦合到电路输出端1606。

如果所述四连续单元段组为数据部分P1的一部分(即用作双位)，那么每个滤波器输出信号将为+1或-1，对应于位值“0”或“1”，因而每个绝对值计算器的输出将为“1”；在这种情况下，电路输出端1606处的信号将为“1”。如果所述四连续单元段组为占空比部分的一部分，那么至少一个滤波器输出信号将为0，因而对应的绝对值计算器的输出将为0并且电路输出端1606处的信号将为“0”。在这种情况下，解码器可以决定该四连续单元段组以及所有后续的单元段为占空比部分的一部分并且不包含数据。

可以证明，对于大的q而言，每位的HL转变的数量接近一。

在上文中，针对并联地驱动的单独的LED或者LED组的驱动描述了本发明的各方面。特别地，已经示出了在相同数字信号中数据可以如何传输以及占空比可以如何改变。此外，已经示出了可以如何增加数据率。现在，本发明的另一个方面涉及系统可以包括以不同信号驱动的多个LED这一事实。

例如，在其中待传输的数据仅仅预期用于标识对应的LED(或者对应的LED组)的照明系统中，不同的LED将显然发射不同的标识数据。此外，在其中待传输的数据包含音频和/或视频的系统中，不同的音频/视频可以在不同的位置处传输。在所有这样的情形下，可能发生接收器接收来自不同LED的光信号，并且这些不同的信号可能彼此干扰。例如，参照示出发送数据“10”的LED的光强度与时间的函数关系的图15A。如果相邻的LED将同时发送数据“01”，那么头四个单元段将为“HLLH”。接收这两个光信号的接收器于是将接收总和信号，即“HHHH”：接收器没有办法区分哪些光来源于哪个LED。

本发明也旨在提供用于该复杂情况的解决方案。

图17示意性地示出了被划分成连续时间块B(1)、B(2)等的时间线(水平轴)。每个时间块依次被细分成一系列时间单元C(1)、C(2)等等。再次参照图1。时间单元的数量表示为块长度BL并且对于所有时间块是相等的。在图17中，示出了两个时间块，每个时间块具有8个时间单元，因此BL＝8。

每个LED 11、12、13利用依照上面解释的任何一种方法的占空比切换和编码切换的组合进行单独的控制。这意味着对于每个单元并且对于每个LED而言，上面的解释适用。每个LED的切换独立于所有其他LED的切换，条件是时基(time base)对于所有LED都是相同的(同步)。对于下面的讨论，假设使用了编码方案，其中LED在每个时间单元期间仅发送一位；然而，本领域技术人员应当清楚的是，下面的解释同样适用于其中LED每时间单元发送多位的方案，在这种情况下所述解释涉及这种时间单元中的每个单独的位。应当特别指出的是，对于下面的解释而言，使用上面的哪种编码方案是无关紧要的。还应当假设的是，接收器40或者控制器30能够在不受时间单元的占空比内容的干扰的情况下导出代表各时间单元的数据内容的信号。

在每个时间单元中，接收器40接收来自在其范围内的所有LED的贡献，这些贡献不必具有彼此相等的信号强度。通常，接收器不可能在一个时间单元内确定哪个LED是所接收光的哪个部分的来源。

在一个时间单元期间由LED发送的每个位将用措词“代码位”表示。依照本发明，一个时间块内的连续时间单元的代码位一起形成块字。因此，块字的长度等于BL位。此外，每个LED以唯一的方式与长度为BL的二进制码字W关联，这意味着所有不同的LED具有相互不同的码字。因此，特定的码字W能够标识特定的LED。更特别地，不同LED的二进制码字彼此正交，这意味着对于每个码字而言，如果“0”由“-1”代替，那么该码字与每个其他码字之间的内积等于零是成立的。因此，对于包括BL个不同LED的系统而言，需要长度至少为BL的码字，其可以例如通过用值0代替值为-1的BL阶哈达马矩阵的元素从该矩阵的行导出。

此外，依照本发明，每个源驱动器21被设计用于驱动对应的LED，使得在每个时间块B中，LED的代码位或者形成该LED的关联码字W或者形成模2(mod2)倒相字W，其中每个位“1”由“0”代替并且每个“0”由“1”代替。LED是否发射与其关联的码字W对应的代码位序列或者与其模2倒相字W对应的代码位序列的选择构成分别具有值“1”或“0”的单个用户位。因此，在每个时间块中，LED发送仅仅一个用户位。因此，用户位的数据率比代码位的数据率低BL倍。

假设LED与码字W＝11001100关联。如图17所示，对于时间块B(1)而言，该LED在时间单元C(1)-C(8)中发送连续的代码位1、1、0、0、1、1、0、0，以便发送一个用户位“1”；并且如图17所示，对于时间块B(2)而言，该LED发送连续的代码位0、0、1、1、0、0、1、1，以便发送一个用户位“0”。

图18A示出了8阶哈达马矩阵，并且图18B示出了从该哈达马矩阵导出的码字矩阵，其中每个“-1”由“0”代替。假设系统包括三个LED11、12、13，该矩阵的行2、3、8的码字分别分配给所述三个LED，如将由W(11)、W(12)、W(13)所示。进一步假设这些LED在一定时间块期间同时分别发送“0”、“1”和“1”。接收器于是将在该时间块期间接收W(11)+W(12)+W(13)，即值11312022。本领域技术人员应当清楚的是，知道系统的码字矩阵的解码器(不管它在检测器40或控制器30内)能够通过以下方式来解码该值：执行哈达马变换，从而发现该值只能来源于分别具有码字2、3、8的LED(码字2被倒相)，并且因而解码分别用于LED 11、12、13的“0”、“1”和“1”。

为此目的，解码器可以包括多个匹配滤波器，每个匹配滤波器与对应的LED的哈达马代码对应。这种匹配滤波器的输出将对应于对应哈达马代码与信号块字的值的内积。如果该内积的绝对值高于一定阈值，那么可以推断所述对应的LED已经发送了一位，而如果该内积的绝对值低于所述阈值，那么可以推断所述对应的LED没有发送任何位。

例如，对于第二匹配滤波器而言，内积将为：

(-1，1，-1，1，-1，1，-1，1)●(1，1，3，1，2，0，2，2)＝-4，表示用于第二LED的位“0”。

此外，对于第三匹配滤波器而言，内积将为：

(-1，-1，1，1，-1，-1，1，1)●(1，1，3，1，2，0，2，2)＝+4，表示用于第三LED的位“1”。

此外，对于第四匹配滤波器而言，内积将为：

(-1，1，1，-1，-1，1，1，-1)●(1，1，3，1，2，0，2，2)＝0，表示对于第四LED，“没有发送”。

因此，解决了潜在的干扰的问题。

应当指出的是，通过要求每个LED使用长度为BL的码字编码每个单一用户位，LED的数据率降低BL倍。另一方面，由于LED的数量可能等于BL，因而系统的数据率总体上保持相同。

对于双相占空比编码的情况而言，使用的匹配滤波器可以具有50％的大占空比，或者可以具有例如10％的低占空比。使用具有50％的大占空比的匹配滤波器具有对于每个LED总是给出最大信号输出的优点，这在一些LED远离检测器并且因而具有大的衰减的情况下可能是有益的。另一方面，这样的滤波器也累积最大的噪声功率，这对于具有低占空比的LED是不利的。

使用具有10％的小占空比的匹配滤波器具有以下优点：均衡检测器感知的各LED之间的功率差，并且对于具有非常小或非常大的占空比的LED而言是最佳的。另一方面，对于具有中间占空比的LED而言，潜在的信号能量被丢弃。

为了避免所述缺点，可能的是，就每个LED而言，解码器包括例如具有10％、20％、30％、40％、50％的占空比的多个匹配滤波器。接收的光信号由所有滤波器并行地处理，并且对所有滤波器的输出执行哈达马变换，从而给出对于LED i发送的数据的多个(这里：5个)估计。应当清楚的是，不同的输出可以具有不同的信号能量。现在，对于每个LED i，必须就“相信”哪个滤波器做出选择。依照本发明，具有最小占空比但是仍然具有最大信号能量的那个滤波器的哈达马变换的结果被选择用于进一步的处理。

还应当指出的是，选择哪个匹配滤波器用于LED i可以在其中已知信号被传输的前导中适当地完成，如下面将要解释的那样。

由于系统包括一个用于所有驱动器的公共控制器30，因而这些不同驱动器的同步相对易于实现。在下文中，将默认这样的同步。然而，在其中检测器40为单独的设备(例如手持式设备)的系统中，该检测器没有有关时基的知识。为了解决该问题，本发明还提出通过将同步信息包含在信号中来将这样的同步信息传送到检测器。

在图19所示的实施例中，这是通过将信号组织成帧来解决的。时基被划分成帧F1、F2等等。每个时间帧被细分成前导部分PS和数据部分DS。在前导期间，所有LED同时发送相同的“0”和“1”位序列，尽管每个LED处于其自身的占空比。结果，检测器不会接收干扰信号而是接收并发信号。所述“0”和“1”位序列将被选择，以便允许检测器同步时钟。该序列将被预先确定并且为检测器所知，并且该序列的末尾指示数据区的开始。在该优选的实施例中，前导包含时钟信号以及同步信号。

在数据部分期间，每个LED如前面解释的那样发送其特定的编码信息。每个数据部分可以包括多个时间块，块的数量尤其取决于时钟的精度。

在一个优选的实施例中，每个数据部分被细分成数据区DF，其中这些数据区之一(优选地为第一数据区)包含系统信息，例如标识使用的哈达马矩阵的信息，标识哪些LED是活性的以及哪些LED不是活性的信息，标识对应的活性LED的占空比的信息，等等。优选的是，该系统信息由所有LED同时发送，从而也可能将该系统信息数据区看作前导的一部分。

可能的是，存在用于照明目的但是在数据传输方面临时失活的LED。优选的是，这样的失活LED连续地发送预定义哑代码，例如连续地发送符号“0”。这将具有以下优点：检测器40将总是接收用于同步目的的强时钟信号。

应当指出的是，(活性)LED的数量可能小于使用的哈达马矩阵的容量，即小于哈达马矩阵中的行数(哈达马矩阵的“阶”)。还应当指出的是，优选地，不使用哈达马矩阵的第一行(其仅包含位“1”)，因为强的背景时钟与该哈达马行关联。

总的来说，本发明提供了用于驱动光源11、12、13的方法，其中光源以打开/关断模式交替地打开和关断，其中改变打开/关断模式的占空比以改变光源的平均光强度，并且其中改变打开/关断模式的形状以便传输数据。因此，用于光源的控制信号包括数据信息以及占空比信息。占空比在从几乎为零到几乎为100％的范围内改变，并且数据被改变和传输而不影响占空比。此外，信号对于DC区域中的频率具有相对较低的频谱能量以便防止闪烁。

尽管在所述附图和前面的说明中详细地图示和描述了本发明，但是本领域技术人员应当清楚的是，这样的图示和描述应当被认为是说明性或示例性的，而不是限制性的。本发明并不限于所公开的实施例；相反地，若干变型和修改可能处于如所附权利要求书所限定的本发明的保护范围内。

例如，已经仅针对本发明的特定实施例描述的特征也可以应用于其他实施例。

本领域技术人员在实施要求保护的本发明时，根据对于所述附图、本公开内容以及所附权利要求书的研究，应当能够理解和实现所公开实施例的其他变型。在权利要求书中，措词“包括/包含”并没有排除其他的元件或步骤，并且不定冠词“一”并没有排除复数。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列出的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中列出特定技术措施这一事实并不意味着这些技术措施的组合不可以加以利用。计算机程序可以存储/分布于适当的介质上，例如存储/分布于与其他硬件一起提供或者作为其他硬件的一部分而提供的固态介质或者光学存储介质上，但是也可以以其他的形式分发，例如通过因特网或者其他有线或无线电信系统分发。权利要求中的任何附图标记都不应当被视为对范围的限制。

在上文中，已经参照框图解释了本发明，所述框图示出了依照本发明的设备的功能框。应当理解的是，这些功能框中的一个或多个可以以硬件实现，其中这样的功能框的功能由单独的硬件部件实现，但是同样可能的是，这些功能框中的一个或多个以软件实现，从而这样的功能框的功能由计算机程序的一个或多个程序行或者可编程设备(例如微处理器、微控制器、数字信号处理器等等)实现。

Claims

1.用于驱动光源(11，12，13)的方法，其中光源以打开/关断模式交替地打开和关断，其中改变打开/关断模式的占空比以改变光源的平均光强度，并且其中改变打开/关断模式的形状以便传输数据。

2.依照权利要求1的方法，其中占空比被选择为从几乎为零到几乎为100％的范围内的任何值，并且其中改变打开/关断模式的形状以便传输数据而不影响占空比。

3.依照权利要求1的方法，包括步骤：

-在从0到1的范围内定义占空比Δ，Δ不等于0.5；

-定义被划分成具有持续时间Tc的时间单元(C(1)，C(2))的时基，其中每个时间单元被细分成两个单元段(CS1(1)，CS2(1)；CS1(2)，CS2(2))；

其中在至少一个时间单元中，第一单元段具有持续时间Δ·Tc，第二单元段具有持续时间(1-Δ)·Tc，并且光源在第一单元段中打开且在第二单元段中关断以编码具有第一值的位；

并且其中在至少一个其他时间单元中，第一单元段具有持续时间(1-Δ)·Tc，第二单元段具有持续时间Δ·Tc，并且光源在第一单元段中关断且在第二单元段中打开以编码具有不同于第一值的第二值的位。

4.依照权利要求1的方法，包括步骤：

-定义被划分成具有持续时间Tc的时间单元(C(1)，C(2))的时基；其中每个时间单元被细分成具有彼此相等的持续时间的N个单元段(CS(1)，...CS(N))，其中N为正整数；

-定义占空比Δ＝m/N，m为从1到N-1的范围内的整数；

在每个时间单元中，根据待编码的数据，选择m个所述单元段的模式，所述模式代表所述数据；

-在所述m个所述单元段期间打开光源并且在其余N-m个所述单元段期间关断光源。

5.依照权利要求4的方法，其中改变所述m个段的模式以便编码每时间单元

位的不同值。

6.依照权利要求4的方法，用于驱动数量为N_LS的多个光源(11A，11B，11C，11D)，该方法包括步骤：

-将这些光源划分成数量为m1的第一组光源、数量为m2的第二组光源以及数量为m3的第三组光源；

其中第一组的m1个光源连续维持在打开状态下，其中第二组的m2个光源连续维持在关断状态下，并且其中第三组的m3个光源在m个所述单元段期间打开且在N-m个所述单元段期间关断；

其中N_LS＝m1+m2+m3，m1为从0到N_LS-1的范围内的整数，m2为从0到N_LS-1的范围内的整数，m3为从1到N_LS的范围内的整数；并且其中m1、m2、m3被选择成使得

Δ = \frac{m_{1} \cdot N + m_{3} \cdot m}{N_{LS} \cdot N} .

7.依照权利要求6的方法，其中m为从(N-1)/2到(N+1)/2的范围内的整数。

8.依照权利要求1的方法，包括步骤：

-定义被划分成具有持续时间Tc的时间单元(C(1)，C(2))的时基；其中每个时间单元被细分成具有彼此相等的持续时间的N个单元段(CS(1)，...CS(N))，其中N为正偶数；

-将所述N个单元段分组成N/2个单元段配对；

-定义占空比Δ＝m/N，m为从1到N-1的范围内的整数；

-在每个时间单元中，根据待编码的数据，对于每个所述配对，为了编码对应这样的配对的数据位：

-在该配对的第一单元段期间打开光源并且在该配对的第二单元段期间关断光源以便编码具有第一值的数据位，或者

-在该配对的第一单元段期间关断光源并且在该配对的第二单元段期间打开光源以便编码具有第一值的数据位，或者

-在该配对的第一单元段期间以及在该配对的第二单元段期间打开光源以便编码具有第二值的数据位，或者

-在该配对的第一单元段期间以及在该配对的第二单元段期间关断光源以便编码具有第二值的数据位；其中光源打开的单元段的总数等于m。

9.依照权利要求8的方法，其中每个单元段配对总是包括两个相邻的单元段。

10.依照权利要求8的方法，其中对于从1到N/2的每个i，每个单元段配对总是包括单元段i和单元段i+N/2。

11.依照权利要求8的方法，其中对于从1到N/2的每个i，每个单元段配对总是包括单元段i和单元段N+1-i。

12.依照权利要求1的方法，包括步骤：

-定义被划分成具有持续时间Tc的时间单元(C(1)，C(2))的时基；其中每个时间单元被细分成数据单元部分(P1)和占空比单元部分(P2)；

其中数据单元部分(P1)被细分成数量为N_P1的多个具有持续时间Ts的单元段(CS1，CS2)；

其中占空比单元部分(P2)被细分成两部分(PP1，PP2)；

其中在每个时间单元中，根据待编码的数据，选择数据单元部分(P1)的m个所述单元段的模式，m为在从1到N_P1-1的范围内选择的固定整数，该模式代表所述数据；

其中在数据单元部分(P1)中的所述m个单元段期间打开光源并且在数据单元部分(P1)中的其余N_P1-m个单元段期间关断光源；

其中在占空比单元部分(P2)的第一部分(PP1)期间打开光源并且在占空比单元部分(P的第二部分(PP2)期间关断光源；

其中改变占空比单元部分(P2)的第一部分(PP1)的持续时间以便改变占空比Δ；

其中改变所述m个段的模式以便编码一个或多个位的不同值，m的值对于所有时间单元保持恒定。

13.依照权利要求12的方法，其中占空比单元部分(P2)被细分成具有彼此相等的持续时间的多个单元段，其中占空比单元部分(P2)的第一部分(PP1)对应于第一数量N_PP1的所述单元段，并且占空比单元部分(P2)的第二部分(PP2)对应于第二数量N_PP2的所述单元段，N_PP1+N_PP2是恒定的。

14.依照权利要求13的方法，其中占空比单元部分(P2)的单元段的持续时间具有与数据单元部分(P1)的单元段相同的持续时间。

15.依照权利要求12的方法，其中m等于1并且N_P1等于2。

16.依照权利要求12的方法，其中N_P1等于5并且m等于1；

其中在至少一个时间单元中，在数据单元部分(P1)的第二单元段中打开光源以编码具有第一值的位；

并且其中在至少一个其他时间单元中，在数据单元部分(P1)的第四单元段中打开光源以编码具有不同于第一值的第二值的位。

17.依照权利要求12的方法，其中N_P1等于4并且m等于1；

其中在至少一个时间单元中，在数据单元部分(P1)的第一单元段中打开光源以编码具有第一值的位；

并且其中在至少一个其他时间单元中，在数据单元部分(P1)的第三单元段中打开光源以编码具有不同于第一值的第二值的位。

18.依照权利要求12的方法，其中N_P1等于4并且m等于1；

19.依照权利要求12的方法，其中N_P1等于4并且m等于1；

其中在至少一个时间单元中，在数据单元部分(P1)的第一单元段中打开光源以编码具有第一值的第一位并且编码具有第三值的第二位；

并且其中在至少一个其他时间单元中，在数据单元部分(P1)的第三单元段中打开光源以编码具有不同于第一值的第二值的第一位并且编码具有第三值的第二位；

其中在至少一个时间单元中，在数据单元部分(P1)的第二单元段中打开光源以编码具有所述第一和第二值中的一个的第一位并且编码具有不同于第三值的第四值的第二位；

并且其中在至少一个其他时间单元中，在数据单元部分(P1)的第四单元段中打开光源以编码具有所述第一和第二值中的另一个的第一位并且编码具有第四值的第二位；

其中第三值恒定地等于第一值或者恒定地等于第二值。

20.依照权利要求12的方法，其中N_P1等于4并且m等于2，其中所述四个单元段(CS1，CS2，CS3，CS4)一起定义了四相编码的双位。

21.依照权利要求20的方法，

其中将第一和第三单元段(CS1，CS3)配对以定义双相编码的位，精确地在所述两个单元段(CS1，CS3)的一个中打开光源并且在所述两个单元段(CS3，CS1)的另一个中关断光源；

并且其中将第二和第四单元段(CS2，CS4)配对以定义双相编码的位，精确地在所述两个单元段(CS2，CS4)的一个中打开光源并且在所述两个单元段(CS4，CS2)的另一个中关断光源。

22.依照权利要求20的方法，其中数据单元部分(P1)包括数量为q/2的多个四连续单元段组，其中q为2的倍数，q≤N/2，其中每个这样的组的四个单元段一起定义了对应的四相编码的双位。