CN101814955A - 可见光通信系统中用于发射和接收信号的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可见光通信系统，其中为了实现通信，从所述光发射元件(13)发射的可见光与信号叠加。所述系统具有发射器(1)和接收器(2)。所述发射器(1)具有可以在通信期间根据所述可见光的状态来改变解调模式的调制电路(10)。接收器(2)接收从所述发射器(1)发射的所述可见光，并具有解调从所述接收器(1)接收的调制信号的解调电路(24)。

Description

可见光通信系统中用于发射和接收信号的装置

技术领域

本发明总体涉及一种利用可见光通信的可见光通信系统。更具体地说，本发明涉及一种使用LED的可见光通信系统。

背景技术

近年来，利用从诸如发光二极管(LED)的光发射元件发射的可见光的可见光通信技术得到了发展(参见，例如，专利号为3391204的日本专利)。更具体地说，提出将LED用作发射器中的光源，并高速间断地驱动LED，从而给诸如在道路上行驶的汽车的车辆发射交通信息等。

现在，LED具有各种用途：用作照明中的光源、汽车上的红光灯和头灯、显示器中的背光灯、闪光灯和信号设备中的光源。

在可见光通信中，LED用作光源，执行信号发射功能和对象照明功能。因此，LED中可以实现可见光通信的区域限于被LED照明的区域。这使得可见光通信具有覆盖有限区域和容易在视觉上被识别的特征。然而，可见光通信存在问题。在不执行照明功能时，不能进行可见光通信。

已经提出了用于车辆中的通信装置，所述通信装置利用从汽车上的尾灯发射的可见光(参见，例如，特开号为2006-323766的日本专利申请)。这种通信装置将从尾灯发射的可见光与信号脉冲进行叠加。与信号脉冲叠加后，可见光可以表示代表危险程度的数据。将该数据提供给跟随的接收所述可见光的汽车。然而，在这种可见光通信中，仅在尾灯保持开启时发射数据。在尾灯关闭时，不能发射危险程度的数据。

在使用来自汽车头灯或室外灯的光的可见光通信中同样存在这种问题。也就是说，在白天不能进行通信。为了解决这种问题，灯可能需要一直保持开启。无论需要还是不需要，灯一直都开启将导致诸如环境问题的另外的问题。在使用汽车尾灯的可见光通信中，尾灯不能一直保持开启，这是因为其固有功能是发射光以表明正在刹车，而不发射光以表明没有刹车。

因而，目前可用的可见光通信仅在灯应该一直开启或对于特定的时间段(当灯关闭时)不需要进行通信的地方或情况下进行。在任何隧道中的灯应该一直开启以使得交通信息引导系统能够工作，所述交通信息引导系统采用了可见光通信。也就是说，灯昼夜保持开启，从而实现可见光通信。对于特定的时间段，在例如用于给人提供信息的室内系统中可见光通信不是必需的。这是因为所述系统是基于只要有人呆在所述地方，灯就保持开启的假设。换句话说，当所述地方不存在信息接收者时就不需要实现可见光通信。

已经提出了能够通过脉宽调制(PWM)电路来控制照明的可见光通信装置(参见，例如，特开号为2006-325085的日本专利申请)。这种类型的任意可见光通信装置能够调整光源的亮度，渐变地并且连续地，而不步进式地。具有控制照明功能，所述装置如果用于特别是在气氛对人很重要的起居室或商店里时，将有效地工作。

无论灯保持开启还是关闭，可见光通信系统都应该工作。然而，这并不容易实现。如同已经指出，因为不仅需要执行通信，而且还要执行照明对象的主要功能(主要功能包括开启和关闭尾灯以分别表示正在刹车和没有刹车)，所以提供该系统不是很容易。已经提出了现有技术可见光通信装置，所述装置具有照明控制功能。对于只利用普通照明功能的任何人来说，所述装置可能难以控制并且可能太昂贵。作为普通的照明装置，其仅需要采取仅仅两种状态(即，开启状态和关闭状态)或仅仅三种状态(即，高亮度开启状态、低亮度开启状态和关闭状态)。

发明内容

本发明的目的是提供一种可见光通信系统，所述系统可以在进行通信的同时根据可见光的状态来改变调制模式，从而实现可见光通信，而无论所使用的灯是开启还是关闭。

根据本发明的一方面，可见光通信中用于发射信号的装置包括：可见光通信中用于发射信号的装置，其包括：光发射元件，用于发射可见光；驱动信号模块，用于从待发射信号生成不同类型的调制信号，从而从调制信号之一来生成驱动信号；以及驱动模块，用于根据所述驱动信号来驱动光发射元件。

根据本发明的另一方面，可见光通信中用于接收信号的装置包括：光接收元件，用于接收可见光；接收光信号处理模块，用于提取叠加在通过所述光接收元件接收的所述可见光上的信号作为接收信号；转换模块，用于将所述接收信号转换为待发射信号的调制信号；以及解调模块，用于将所述调制信号解调为待发射信号。

附图说明

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示例了本发明的实施例，并与以上给出的总体描述和以下给出的实施例的详细描述一起用于解释本发明的原理。

图1是示出了根据本发明的第一实施例的可见光通信系统的主要部件的框图；

图2A至2J是解释根据第一实施例的可见光通信系统的操作的时序图；

图3是示出了根据本发明的第二实施例的可见光通信系统的主要部件的框图；

图4A至4L是解释根据第二实施例的可见光通信系统的操作的时序图；

图5是示出了根据本发明的第三实施例的可见光通信系统的主要部件的框图；

图6A至6G是解释根据第三实施例的可见光通信系统的操作的时序图。

具体实施方式

将参照附图描述本发明的实施例。

[第一实施例]

图1是示出了根据本发明的第一实施例的可见光通信系统的主要部件的框图。

如图1所示，系统是发射器1和接收器2的组合。发射器1具有光发射元件13，所述光发射元件13不仅执行照明对象的功能，还执行将可见光140与信号叠加，并接着施加所述可见光，从而发射信号的功能。光发射元件13是发光二极管(LED)。当其由光发射元件驱动电路12驱动时，光发射元件13发射可见光140或不发射可见光。

发射器1还具有调制电路10和反相/非反相电路11。调制电路10以规定的模式将信号100转换为调制信号110。所述信号100是要从发射器1发射的数字数据。优选地，所述规定的调制模式是这种类型：可以将信号100转换成具有偏离中间值的平均电平的信号110。更具体地说，如果信号110的信号落在0到1的范围内，平均电平最好应该偏离0.5，即，中间值。也就是说，平均电平应该尽可能地偏离0.5，达到，例如，0.1或0.9。本实施例采用了其中信号110的平均电平尽可能地接近1的规定调制模式。

反相/非反相电路11将具有反相或非反相电平的调制信号110转换为驱动信号120。根据从反相/非反相控制电路14输出的反相/非反相控制信号(后文中称为“控制信号”)130来判断信号110是否应该被反相。反相/非反相控制电路14是使得光发射元件13发射可见光140或不发射可见光的开关电路。

因而，在本实施例中，由于光发射元件13不仅执行信号发射功能，而且还执行对象照明功能，所以当开关电路闭合时光发射元件13开启，而当开关电路断开时光发射元件13关闭。反相/非反相控制电路14当然可以是独立于这种开关电路的开关电路。

一旦接收到从反相/非反相电路11输出的驱动信号120，光发射元件驱动电路12就驱动光发射元件13。更精确地，在驱动信号120保持为电平1时，光发射元件驱动电路12开启光发射元件13，而在驱动信号120保持为电平0时，关闭光发射元件13。

在开启时，光发射元件13保持发射可见光140。将从光发射元件13发射的可见光140与应被发送的信号100叠加。发射器1能够发射信号100。如上所述，因为光发射元件13开启时保持发射可见光140，所以光发射元件13还照明对象。

另一方面，接收器2具有光接收元件20、信号波形整形电路21、反相/非反相电路22、反相/非反相判断电路23和解调电路24。光接收元件20接收从光发射元件13发射的可见光，并将其转换为电信号(后文中称为“接收光信号”)。

信号波形整形电路21改变从光接收元件20输出的接收光信号的波形，使得信号可以在解调电路24中很好地被解调。更具体地说，信号波形整形电路21用作放大器和滤波器，所述放大器将从光接收元件20输出的微弱信号放大，所述滤波器去除信号中的噪声。

反相/非反相电路22接收从信号波形整形电路21输出的接收光信号200。电路22接着将具有反相或非反相电平的接收光信号200转换为调制信号210。根据从反相/非反相判断电路23输出的反相/非反相信号220来判断信号200是否应该被反相。反相/非反相判断电路23如何执行其功能将在后面进行解释。

解调电路24接收来自反相/非反相电路22的调制信号210，并且解调调制信号210以将其转换回信号100。接收器2将所述信号100作为接收信号230输出。

(系统的操作)

将参照图2A至2J的时序图来解释根据本实施例的可见光通信系统如何操作。

首先，发射器1通过诸如LAN的网络接收数字信号100，所述网络或为有线网或为无限网。在发射器1中，光发射元件13发射与信号100叠加的可见光140。因而光发射元件13执行发射器1的信号发射功能。此外，元件13执行设施中的照明功能。

另一方面，接收器2接收可见光140，并接着输出通过如下所述地解调信号100而生成的接收信号230。将接收信号230输出至例如个人电脑或移动终端。发射器1和接收器2两者都使用可见光140，在例如通过网络连接的服务器和移动终端之间实现数据通信。以下将更详细地解释系统如何操作。

在发射器1中，调制电路10将信号100转换为调制信号110。如图2B所示，信号110具有两个电平0和1中的一个。信号110已经被调制成其平均值非常接近于1的模式。

反相/非反相电路11将具有反相电平或非反相电平的调制信号110作为驱动信号120输出。根据从反相/非反相控制电路14输出的反相/非反相控制信号130，反相/非反相电路11判断信号110是否应该被反相。电路14是使得光发射元件13发射可见光140或不发射可见光的开关电路。在本实施例中，在例如开关断开以使得元件13不发射光时，反相/非反相控制电路14输出反相/非反相控制信号130。

当开关断开以使得元件13不发射光时，如图2C所示，反相/非反相控制电路14输出指示反相的反相/非反相控制信号130，使得反相/非反相电路11开启光发射元件13。当开关接通以使得元件13发射光时，如图2C所示，反相/非反相控制电路14输出指示非反相的反相/非反相控制信号130。响应于指示非反相的反相/非反相控制信号130，反相/非反相电路11输出就相对于调制信号110的电平而言反相的驱动信号120。

根据从反相/非反相电路11输出的驱动信号120，光发射元件驱动电路12驱动光发射元件13。更具体地说，如图2D所示，光发射元件驱动电路12使得光发射元件13在驱动信号120保持为电平1时发射光，而在驱动信号120保持为电平0时不发射光。

在所述时间段的更大部分中反相/非反相电路11输出反相驱动信号120，光发射元件13不发射光。在该时间段的其余部分中，光发射元件13发射光，但是仅持续如此短的时间，以致眼睛不能察觉到光，因此元件13显得好像根本就不发射光。

相反，在所述时间段的更大部分中反相/非反相电路11输出非反相信号120，光发射元件13发射光，在该时间段的其余部分中，光发射元件13不发射光，但是仅持续如此短的时间，以致眼睛不能察觉到短暂地不发射光。因此元件13显得好像一直保持发射光。

接收器2接收从发射器1的光发射元件13发射的可见光140。更精确地，光接收元件20接收可见光140，并将光140转换为接收光信号。接着，信号波形整形电路21处理从光接收元件20输出的接收光信号，生成接收光信号200。在本实施例中，在解调电路24将信号210解调回数字信号100前，反相/非反相判断电路23根据信号200判断调制信号110的电平是否反相了。

更具体地说，反相/非反相判断电路23计算接收光信号200的平均运动值(average motion value)200A。如果平均运动值200A小于中间值200R，则电路23判断接收光信号200已经反相了。如果平均运动值200A等于或大于中间值200R，则电路23判断接收光信号200还没有反相。替代地，反相/非反相判断电路23可以判断信号200是否已经反相。在这种方法中，将接收光信号200输入到低通滤波器(LPF)，将通过LPF之前的信号200具有的电平1与通过LPF之后的信号具有的电平2相比较，如果L1＜L2的比例高，则认为接收光信号200反相了。如果L1＞L2的比例高，则认为接收光信号200没有反相。

在本实施例中，反相/非反相判断电路23使用第一种方法来判断信号200的电平是否已经反相了。无论使用第一种还是第二种方法，如图2J所示，因为电路23需要一些时间来做出决定，所以在电路23输出反相/非反相信号220之后一段时间内，可能会产生接收误差(reception error)230E。虽然如此，可见光通信系统被设计成处理这些接收误差，所述接收误差可能是除了由光源发射的以实现可见光通信的光引起的之外，也可能是光的数量的改变引起的。因此，在本实施例中，接收误差230E和可能在本实施例中产生的一些其他接收误差将不再是问题。与任何其他通信系统一样，可见光通信系统结合了各种误差检测功能和各种误差修正功能以处理可能的接收误差。

在开关反复地接通和断开时，使得元件13频繁地发射光和不发射光，控制信号120可以连续地和频繁地在反相和非反相中交替变化。在这种情况下，与允许的误差相比，将产生更多的接收误差。虽然如此，在实际中发生这种现象的可能性非常低。

在反相或非反相信号200的电平时，反相/非反相电路22将接收光信号200反相为调制信号210。解调电路24接收来自反相/非反相电路22的调制信号210，并将其解调回数字信号100。接收器2将所述数字信号100作为接收信号230输出。在这一点上，通过各种误差检测功能和误差修正功能来恢复包含在接收信号230中并由反相/非反相信号220的切换引起的接收误差230E。

通过如上所述的配置，可见光通信系统不需要经历如光源的亮度控制那样的复杂控制。系统因此能够执行可见光通信，而无论光源是开启还是关闭。因此能够以低成本并在各领域中使用根据本实施例的可见光通信系统，无论光发射元件13用于何处，既照明对象又发射信息。“不发射光”的状态意味着即使发射光，眼睛也不能察觉到。

[第二实施例]

图3是示出了根据本发明的第二实施例的可见光通信系统的主要部件的框图。

通过相同的参考标记来指代与根据第一实施例的可见光通信系统(图1)中的部件类似或相同的部件，这里对那些部件将不再描述。

在根据本实施例的可见光通信系统中，发射器1具有第一至第三调制电路10a至10c和调制信号选择电路15。第一至第三调制电路10a至10c以不同的调制模式转换应被发射的数字信号100。换句话说，第一至第三调制电路10a至10c将数字信号100转换为三种调制信号110a至110c。

优选地，第一至第三调制电路10a至10c应将数字信号100转换为具有不同平均值的调制信号110a至110c。更精确地，如果各信号可以具有在范围0至1的电平，则第一调制电路10a应输出平均值非常接近于0，例如0.1的信号。第二调制电路10b应输出平均值非常接近于0.5的信号。第一调制电路10c应输出平均值非常接近于1，例如0.9的信号。本实施例基于这样的假设：信号110a至110c被调制成具有在范围0至1内的电平，并具有不同的平均值。

调制信号选择电路15选择调制信号110a至110c中的一个，并将所选择的信号作为驱动信号120输出。也就是说，调制信号选择电路15接收来自调制信号指定电路16的选择信号150，并根据选择信号150来选择信号110a、110b或110c。当调制信号指定电路16与能够开启和关闭光发射元件13或者能够使得元件13发射高亮度光或低亮度光的开关电路互锁操作时，调制信号指定电路16用于输出选择信号150。

光发射元件驱动电路12根据从调制信号选择电路15输出的驱动信号120来驱动光发射元件13。更具体地说，如图4F所示，光发射元件驱动电路12使得光发射元件13在驱动信号保持为电平1时发射光，而在驱动信号120保持为电平0时不发射光。

除了光接收元件20和信号波形整形电路21之外，接收器2具有第一至第三解调电路24a至24c和接收信号选择电路25。光接收元件20接收从光发射元件13发射的可见光140，并将光140转换为接收光信号。信号波形整形电路21处理从光接收元件20输出的接收光信号，生成能够由第一至第三解调电路24a至24c很好地处理的调制信号210。(信号210具有与驱动信号120相同的波形)。

第一至第三解调电路24a至24c将调制信号210解调为第一至第三接收信号230a至230c。注意到第一至第三解调电路24a至24c分别与第一至第三调制电路10a至10c相关。接收信号选择电路25选择第一至第三接收信号230a至230c中的一个。从接收器2中将选择的接收信号作为接收信号230输出。

如同将在后面描述的，接收信号选择电路25选择接收信号230a至230c中的一个，所选择的信号包含比允许的接收误差更多的接收误差，并将这样选择的信号作为接收信号230输出。

(系统的操作)

将参照图4A至4L的时序图来解释根据本实施例的可见光通信系统如何操作。

如同第一实施例中，通过诸如LAN的网络，所述网络或为有线网络或为无线网络，发射器1接收如图4A所示的数字信号100。在发射器1中，光发射元件13发射与信号100叠加的可见光140。光发射元件13因而执行发射器1的信号发射功能。光发射元件13还执行设施中的照明功能。

接收器2接收可见光140。接收器2输出如上所述的接收信号230。将接收信号230输出至例如个人电脑或移动终端。发射器1和接收器2两者都利用可见光140，在例如通过网络连接的服务器和移动终端之间实现数据通讯。以下将更详细地解释系统如何操作。

在发射器1中，第一至第三调制电路10a至10c将数字信号100分别转换为如图4B至4D所示这样的调制信号110a至110c。调制信号选择电路15根据选择信号150选择调制信号110a至110a中的一个。所选择的调制信号，信号110a、110b或110c，作为驱动信号120输出至光发射元件驱动电路12。

与能够开启和关闭光发射元件13，或能够使得元件13发射高亮度光或低亮度光的开关电路互锁操作，调制信号指定电路16输出选择信号150。更具体地说，在元件13不发射光时(如图4E所示在信号150保持在电平1时)，响应于选择信号150输出，调制信号选择电路15选择调制信号110a。更精确地，在此时间段光发射元件13仅持续非常短的时间发射光。由于元件13发射光的时间段非常短，所以眼睛不能察觉到光。因此，在这个时间段光发射元件13不能作为照明设备工作。

在元件13发射高亮度光时(如图4E所示在信号150保持为电平3时)，响应于选择信号150输出，调制信号选择电路15选择调制信号110c并将其作为驱动信号120输出。在这个时间段中，元件13持续长时间地发射高亮度光，而持续非常短的时间不发射光。因此，对于眼睛来说，光发射元件13显得好像作为照明设备很好地工作。

在元件13发射低亮度光时(如图4E所示在信号150保持为电平2时)，响应选择信号150输出，调制信号选择电路15选择调制信号110b并将其作为驱动信号120输出。在此时间段中，元件13反复地和交替地发射光和不发射光。每次发射光的时间几乎等于每次不发射光的时间。因此，元件13发射光的时间和不发射光的时间是如此的短以致眼睛不能意识到元件13在反复地和交替地开启和关闭。对于眼睛来说，元件13显得好像以半亮度发射光。

在接收器2中，光接收元件20接收从光发射元件13发射的可见光140，并将光140转换为接收光信号。信号波形整形电路21处理所述接收光信号，生成与驱动信号120对应的调制信号210(如图4H所示)。

第一至第三解调电路24a至24c将调制信号210解调为第一至第三接收信号230a至230c，所述接收信号230a至230c将输出至接收信号选择电路25。接收信号电路25选择第一至第三接收信号230a至230c中的一个。将所选择的接收信号作为接收信号230输出，所述接收信号230对应于提供给发射器1的数字信号100。

当解调信号210改变电平时，第一至第三解调电路24a至24c对其进行严格的检验。如果信号210的电平在不应该改变时却改变了，或在应该改变时却没有改变，则解调电路24a至24c判断信号210是错误的。如图4I至4K所示，代表该决定的数据嵌入于接收信号230a至230c中。

接收信号选择电路25从第一至第三接收信号230a至230c中选择正确的任意接收信号。将所选择的接收信号作为接收信号230输出。在接收信号230中，在解调信号210相对于选择信号150延迟的时间，可能不可避免地产生接收误差。然而，如同上面所指出，因为所述可见光通信系统结合了各种误差检测功能和各种误差修正功能以处理可能的接收误差，所以这种接收误差在实际中将不再成为问题。如图4E所示，选择信号150被切换两次，每次持续的时间都很短，这种切换只不过是一种示范性方法。

接收信号选择电路25可以使用的另外一种方法是：从包含在数字信号100中的误差检测冗余代码(error detection redundant code)中，选择接收信号以判断在接收信号230a至230c中是否已经产生了误差。在接收信号230a至230c中，可能有一个没有误差。接着，接收信号选择电路25选择没有误差的信号作为接收信号230。

如图4E所示，用于选择调制信号的选择信号150的电平可以按电平1、电平3和电平2的顺序改变至电平1、电平3和电平2。这意味着调制信号选择电路15首先选择从第一调制电路10a输出的调制信号110a，接着选择从第三调制电路10c输出的调制信号110c，并且最后选择从第二调制电路10b输出的调制信号110b。因而，光发射元件13的操作状态首先切换至不发射光状态，接着切换至高亮度光发射状态，最后切换至低亮度光发射状态。

如上所述，根据本实施例的可见光通信系统也不需要经历如光源的亮度控制那样的复杂控制，并且因此能够执行可见光通信，而无论光源是开启还是关闭。因此能够以低成本并在各领域中使用根据本实施例的可见光通信系统，无论光发射元件13用于何处，既照明对象又发射信息。

[第三实施例]

图5是示出了根据本发明的第三实施例的可见光通信系统的主要部件的框图。

通过相同的参考标记来指代与根据第一实施例的可见光通信系统(图1)中的部件类似或相同的部件，这里对这些部件将不再描述。

在根据本实施例的可见光通信系统中，如图5所示，发射器1具有调制电路10和光发射元件驱动电路12。调制电路10以规定的模式将信号100转换为调制信号110。信号100是要从发射器1发射的数字数据。所生成的调制信号110具有前沿(leading edge)和后沿(trailing edge)，该前沿和后沿如图6B和6C所示的根据从时序改变电路17输出的时序改变信号160而改变。时序改变电路17用于与开启和关闭光发射元件13的开关电路互锁地生成时序改变信号160。

光发射元件驱动电路12根据从调制电路10输出并用作驱动信号(120)的调制信号110来驱动光发射元件13。更具体地说，如图6D和6E所示，光发射元件驱动电路12使得光发射元件13在驱动信号120保持为电平1时发射光，而在驱动信号120保持为电平0时不发射光。在开启时，光发射元件13发射与信号100叠加的可见光140。因而，光发射元件13既执行信号发射功能又执行对象照明功能。

另一方面，发射器2具有光接收元件20、信号波形整形电路21和解调电路24。光接收元件20接收从光发射元件13发射的可见光，并将其转换为接收光信号。信号波形整形电路21改变从光接收元件20输出的接收光信号的波形，使得在解调电路24中可以很好地解调所述信号。更具体地说，信号波形整形电路用作放大器和滤波器，所述放大器将从光接收元件20输出的微弱信号放大，所述滤波器去除信号中的噪声。解调电路24在接收光信号200的前沿和后沿将信号100解调。接收器2将如此解调的信号100作为接收信号230输出。

(系统的操作)

将参照图6A至6G的时序图来解释根据本实施例的可见光通信系统如何操作。

如同第一实施例中，发射器1通过诸如LAN的网络接收数字信号100，所述网络或为有线网络或为无线网络。在发射器1中，光发射元件13发射与信号100叠加的可见光140。因而光发射元件13执行发射器1的信号发射功能。光发射元件13还执行实施中的照明功能。

另一方面，接收器2接收可见光140。接收器2输出接收信号230，所述接收信号230是通过如下所述地解调信号100而生成的。将接收信号230输出至例如个人电脑或移动终端。发射器1和接收器2两者都利用可见光140，在例如通过网络连接的服务器和终端之间实现数据通信。以下将更详细地解释系统如何操作。

在发射器1中，调制电路10将信号100转换为调制信号110。调制信号110具有固定的前沿和根据从时序改变电路17输出的时序改变信号160而改变的后沿。

在本实施例中，时序改变电路17与开启和关闭光发射元件13的开关互锁地生成时序改变信号160。例如，当开关断开时，使得元件13停止发射光，如图6B所示，时序改变电路17输出表示电平1的时序改变信号160。替代地，当开关接通时，使得元件13发射光，如图6B所示，时序改变电路17输出表示电平2的时序改变信号160。注意到电平2是电平1的反相。

更具体地说，当待发射信号100处于电平1时，调制信号110从电平0改变为电平1。调制信号110仅在信号100处于电平1时才从电平0变为电平1。在其他任何时间，调制信号110保持为固定电平，因此与待发射信号100同步。

相反，调制信号110从电平0变为电平1的时序是变化的。所述时序通过从时序改变电路17输出的时序改变信号160来确定。在时序改变信号160保持为电平1时(参见图6B)，在调制信号110由电平0变为电平1的时间后一旦经过预定的短时间，调制信号110就从电平1变为电平0。另一方面，在时序改变信号160保持为电平2时，调制信号110从电平1变为电平0后，一旦紧接随后经过预定的短时间，调制信号110就再次从电平0变为电平1。

结果，从时序改变电路17输出的时序改变信号160具有改变调制信号110的平均电平的功能。也就是说，当时序改变信号160处于电平1时，调制信号具有接近于0的平均值。当时序改变信号160处于电平2时，调制信号具有接近于1的平均值。

光发射元件驱动电路12接收调制信号110作为驱动信号(120)，并根据驱动信号120来驱动光发射元件13。在调制信号110保持为电平1时，光发射元件13发射光，而在调制信号110保持为电平0时，光发射元件13不发射光。

在时序改变信号160为电平1的时间段里，光发射元件13短时间地发射光。换句话说，在所述时间段的更大部分里，光发射元件13不发射光。元件13发射光的时间是如此的短，以致眼睛不能识别到光的发射。在这种情况下，光发射元件13显得好像根本就不发射光。另一方面，在时序改变信号160为电平2的时间段里，光发射元件13长时间地发射光。也就是说，光发射元件13不发射光的时间持续非常短。元件13不发射光的时间是如此的短，以致眼睛不能识别到没有发射光。在这种情况下，在信号160保持为电平2的时间里，光发射元件13显得好像一直在发射光。

接着，如图6F所示，接收器2接收从发射器1的光发射元件13发射的可见光140。更精确地，光接收元件20接收可见光140，并将其转化为信号。将所述信号提供给信号波形整形电路21。电路21处理所述信号，生成对应于调制信号110(驱动信号120)的接收光信号200。

解调电路24将接收光信号200解调，生成对应于待发射信号100的接收信号230。也就是说，如图6G所示，当接收光信号200从电平0变为电平1时，解调电路24输出电平处于1的接收信号230，而在其他任意时间输出电平处于0的接收信号230。在如图6A至6G所示的情况下，时序改变信号160从电平1变为电平2。电平切换改变调制信号110从电平1变为电平0的时序。结果，光发射元件13开始发射光，如同眼睛所察觉的。解调电路24输出正常接收信号230，而不受发射光的状态或不发射光的状态的影响。

根据本实施例的可见光通信系统也不需要经历如光源的亮度控制那样的复杂控制，并且因此能够执行可见光通信，而无论光源是开启还是关闭。因此能够以低成本并在各领域中使用根据本实施例的可见光通信系统，无论光发射元件13用于何处，既照明对象又发射信息。

对于本领域的技术人员来说，本发明其他的优点和修改将很容易想到。因此，本发明的宽广范围不仅仅限于这里所示和描述的具体细节和代表实施例。因此，不脱离附上的权利要求及其等同物所限定的总体发明概念的精神或范围，还可以做出各种修改。

Claims (11)

1.一种可见光通信中用于发射信号的装置，其特征在于所述装置包括：

光发射元件，用于发射可见光；

调制模块，用于调制待发射信号；

反相/非反相模块，用于使从所述调制模块输出的调制信号的电平反相或非反相，从而从所述调制信号生成驱动信号；

切换控制模块，用于将所述反相/非反相模块的操作模式切换至反相模式或非反相模式；以及

驱动模块，用于根据所述驱动信号来驱动所述光发射元件。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述切换控制模块包括开关电路，当所述光发射元件用作照明设备时，所述开关电路用于开启和关闭所述光发射元件。

3.一种可见光通信中用于接收信号的装置，其特征在于所述装置包括：

光接收元件，用于接收可见光；

接收光信号处理模块，用于提取叠加在通过所述光接收元件接收的所述可见光上的信号作为接收信号；

判断模块，用于判断所述接收信号就电平而言是否已经反相了；

输出模块，用于将所述接收信号转换为调制信号，如果所述接收信号已经反相了，则所述调制信号具有反相的电平，或者如果所述接收信号还没有反相，则调制信号具有未反相的电平；以及

解调模块，用于将所述调制信号解调为待发射信号，并将所述信号作为接收信号输出。

4.一种可见光通信中用于发射信号的装置，其特征在于所述装置包括：

光发射元件，用于发射可见光；

调制模块，用于将待发射信号调制成数种类型的调制信号；

指定模块，用于指定数种类型的所述调制信号中的一个；

选择模块，用于选择数种类型的所述调制信号中所指定的一个；以及

驱动模块，用于根据所述选择模块所选择的所述调制信号来驱动所述光发射元件。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述指定模块包括开关电路，在所述光发射元件作为照明设备时，所述开关电路用于切换所述光发射元件的操作模式，使得所述元件不发射光、以低亮度发射光或以高亮度发射光。

6.一种可见光通信中用于接收信号的装置，其特征在于所述装置包括：

光接收元件，用于接收可见光；

接收光信号处理模块，用于提取叠加在通过所述光接收元件接收的所述可见光上的信号作为接收光信号；

解调模块，用于以与多个调制模式相关的多个解调模式来解调所述接收光信号，从而生成并输出多个信号作为应被接收的信号；以及

选择模块，用于选择并输出通过所述解调模块生成的所述信号中的任意一个。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述选择模块选择并输出通过所述解调模块解调的所述接收信号中的一个，所述接收信号中的所述一个包括比允许的接收误差更多的接收误差。

8.一种可见光通信中用于发射信号的装置，其特征在于所述装置包括：

光发射元件，用于发射可见光；

调制模块，用于调制待发射信号；

时序改变模块，用于改变所述调制模块的操作时序；以及

驱动模块，用于根据从所述调制模块输出的调制信号来驱动所述光发射元件。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述时序改变模块固定所述调制信号的前沿，而改变所述调制信号的后沿。

10.一种可见光通信中用于接收信号的装置，其特征在于所述装置包括：

光接收元件，用于接收可见光；

接收光信号处理模块，用于提取叠加在通过所述光接收元件接收的所述可见光上的待发射信号作为接收光信号；以及

解调模块，用于根据所述接收光信号的前沿来解调所述待发射信号。

11.一种可见光通信中用于接收信号的装置，其特征在于所述装置包括：

光接收元件，用于接收可见光；

接收光信号处理模块，用于提取叠加在通过所述光接收元件接收的所述可见光上的信号作为接收光信号；以及

解调模块，用于根据所述接收光信号的后沿来解调待发射信号。

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