CN102224691A - 可见光通信系统、发送装置以及信号发送方法 - Google Patents

Abstract

公开一种包括发送装置和接收装置的可见光通信系统，其中，所述发送装置包括：多个发光设备；串并变换器，用于对发送数据进行串并转换，从而产生N个数据流；调制器，用于利用预定数目的维度对产生的用于各个载波的N个数据流进行调制，从而产生N个调制信号；载波信号乘法器，用于将产生的N个调制信号分别乘以正交的N个载波信号，从而产生N个发送信号；以及发光控制单元，用于根据产生的N个发送信号使多个发光设备发光。

Description

可见光通信系统、发送装置以及信号发送方法

技术领域

本发明涉及一种可见光(visible ray)通信系统、发送装置以及信号发送方法。

背景技术

一种使用可见光范围中的光的光通信技术最近受到极大关注。尤其是，随着使用诸如LED(发光二极管)之类的发光元件的照明设备已经迅速地得到广泛使用，已经进行了对用于通过利用诸如内部/外部照明设备之类的基础设施来实现具有高便利性的更高速度的数据通信的技术的开发。

作为用于高速光数据通信的发光部件，考虑到对人体或医疗器械的影响，LED是最强有力的候选。同时，具有更高速度的响应性能的半导体发光设备，诸如激光二极管(LD)或超辐射发光二极管(SLD)被推荐为候选。在光通信中的数据发送速度取决于发光设备的响应速度。由于此原因，这种具有更高速度的响应性能的发光设备受到关注。

此外，为了更进一步地提高数据发送速度，需要用于在从发光设备发出的一个信号期间稳定地发送许多数据的技术。例如，作为这样的光通信技术，日本特许延迟公开公布HEI 2008-252444公开了一种通过在空间方向上分配OFDM(正交频分复用)信号的时间轴来去除空间干扰的技术。

发明内容

技术问题

当使用OFDM时，有可能提高频率使用效率和对抗多径的耐久性(endurance)。因此，在无线通信系统(例如，无线LAN)或有线通信系统(例如，ADSL)中广泛使用OFDM。在可见光通信中，期望通过OFDM的应用提高通信质量。然而，在OFDM中，存在PAPR(Peak to Average PowerRatio，峰值对平均值功率比)增加的问题。换句话说，在发送器和接收器中需要大的动态范围。

因此，当OFDM应用于可见光通信时，非常大的电流在作为可见光通信的发送部件的LED中流动。例如，在LED中，流动的电流范围从数百毫安(mA)到数安(A)。为此，需要在发送侧提供能够覆盖具有非常宽的动态范围的信号的驱动电路。然而，通常，LED用于发出预定量的光，因此实际上不适于处理这种宽动态范围的信号，因为其需要特殊的元件。

因此，做出本发明来解决现有技术中出现的上述问题，本发明提供一种可见光通信系统、发送装置和信号发送方法，所述系统、装置和方法的新颖和改进之处在于：对于发光部件不强加高动态范围的性能要求，可以实现类似于通过OFDM实现的通信质量的改进，并且可以利用预定数量的复用处理来发送更多的数据。

技术方案

根据本发明的一方面，提供一种包括发送装置和接收装置的可见光通信系统，其中，所述发送装置包括：多个发光设备；串并(S/P)转换器，用于对发送数据进行串并转换，从而产生N个数据流；调制器，用于以预定数目的维度对由S/P转换器为各个载波产生的N个数据流进行调制，从而产生N个调制信号；载波信号乘法器，用于将由调制器产生的N个调制信号分别乘以N个载波信号，所述N个载波信号正交于所述N个调制信号，从而产生N个发送信号；以及发光控制单元，用于根据由载波信号乘法器产生的N个发送信号使所述多个发光设备发光，以及所述接收装置包括：光接收设备，用于接收光，从而根据相应的接收强度输出接收信号，所述光是从所述发送装置的多个发光设备发出的并且在传输线路中被空间复用；FFT单元，用于通过使用N个载波信号对于从光接收设备输出的接收信号执行FFT，从而提取各个载波的N个调制信号；以及解调器，用于对于从FFT单元提取的每个调制信号进行解调。

通过以上描述的配置的应用，有可能实现与通过OFDM实现的通信性能的改善相似的通信性能的改善。例如，有可能通过使用传统的基础设施提高频率使用效率和耐久性。

此外，当发光设备的数量N大于载波信号的数量n(N＞n)时，所述发光控制单元可以基于发送信号中的一个使发光设备中的多个设备同时发光。同时，当发光设备的数量N小于载波信号的数量n(N＜n)时，所述发光控制单元可以将发送信号中的M(2≤M＜n)个信号相加，并且基于通过该相加获得的发送信号使发光设备发光。

此外，所述接收装置可以包括作为光接收设备的图像传感器，用于检测从所述多个发光设备发出的每个光的强度，并且输出对应于每个发光设备的接收信号。通过这个配置，因为可以检测到从每个发光设备产生的光的强度，所以有可能降低施加于光接收装置的动态范围性能要求。

此外，所述发送装置可以包括发出不同颜色光的多个发光设备。在这种情况下，所述接收装置包括用于接收不同颜色光并基于相应的接收强度输出接收信号的多个光接收设备。通过这个配置，因为可以检测到从每个发光设备产生的光的强度，所以有可能降低施加于光接收部件的动态范围性能要求。此外，当应用该配置时，因为每个载波频率的信号具有正交性，所以可以去除由发光设备和光接收设备的光频特性所引起的颜色干扰的影响。

根据本发明的另一方面，提供一种发送装置，包括：多个发光设备；S/P转换器，用于对发送数据进行串并转换，从而产生N个数据流；调制器，用于以预定数目的维度对由S/P转换器为各个载波产生的N个数据流进行调制，从而产生N个调制信号；载波信号乘法器，用于将由调制器产生的N个调制信号分别乘以N个载波信号，所述N个载波信号正交于所述N个调制信号，从而产生N个发送信号；以及发光控制单元。用于根据由载波信号乘法器产生的N个发送信号使所述多个发光设备发光。

通过以上描述的配置的应用，有可能实现与通过OFDM实现的通信性能的改善相似的通信性能的改善。例如，有可能提高频率使用效率和对抗多径的耐久性。此外，通过每个载波信号的相乘产生的发送信号不在发送装置内复用，而是直接由每个发光设备发送。因此，与N个发送信号被复用然后被发送的情况相比，有可能将发光设备和发光控制单元所需的动态范围控制到很低。结果，对于发光设备或发光控制单元，可以使用相对便宜的LED(或LED驱动电路)，并且可以降低用于发送装置的制造成本。通常，用于普通的照明设备的LED(或LED驱动电路)几乎不能满足高动态范围的性能要求。然而，在上面描述的发送装置的配置中，因为将对于动态范围的性能要求控制到很低，所以有可能使用传统的基础设施。

根据本发明的另一方面，提供一种包括以下步骤的信号发送方法：由包括多个发光设备的发送装置对发送数据进行串并(S/P)转换，从而产生N个数据流；由所述发送装置以预定数目的维度对产生的用于各个载波的N个数据流进行调制，从而产生N个调制信号；由所述发送装置将产生的N个调制信号分别乘以N个载波信号，所述N个载波信号正交于所述N个调制信号，从而产生N个发送信号；以及由所述发送装置根据产生的N个发送信号使所述多个发光设备发光；由接收装置通过使用N个载波信号对于从接收装置中包括的所述光接收设备的输出接收信号执行FFT，从而提取各个载波的N个调制信号，所述光接收设备用于接收从所述发送装置的多个发光设备发出的光并且根据相应的接收强度输出接收信号，所述光在传输线路中被空间复用；以及解调每个提取的调制信号。

通过以上描述的方法的应用，有可能实现与通过OFDM实现的通信性能的改善相似的通信性能的改善。例如，有可能提高频率使用效率和对抗多径的耐久性。此外，通过每个载波信号的相乘产生的发送信号不在发送设备内复用，而是直接由每个发光设备发送。因此，与N个发送信号被复用然后被发送的情况相比，有可能将发光设备和发光控制单元所需的动态范围控制到很低。结果，对于发光设备或发光控制单元，可以使用相对便宜的LED(或LED驱动电路)，并且可以降低发送装置的制造成本。通常，用于普通的照明设备的LED(或LED驱动电路)几乎不能满足高动态范围的性能要求。然而，在上面描述的可见光通信系统的配置中，因为将对于动态范围的性能要求控制到很低，所以有可能通过使用传统的基础设施实现该系统配置。

根据本发明的另一方面，提供一种包括多个发光设备的发送装置的信号发送方法，所述方法包括以下步骤：对发送数据进行串并转换，从而产生N个数据流；以预定数目的维度对产生的用于各个载波的N个数据流进行调制，从而产生N个调制信号；将产生的N个调制信号分别乘以N个载波信号，所述N个载波信号正交于所述N个调制信号，从而产生N个发送信号；以及根据产生的N个发送信号使所述多个发光设备发光。

通过以上描述的方法的应用，有可能实现与通过OFDM实现的通信性能的改善相似的通信性能的改善。例如，有可能提高频率使用效率和对抗多径的耐久性。此外，通过每个载波信号的相乘产生的发送信号不在发送设备内复用，而是直接由每个发光设备发送。因此，与N个发送信号被复用然后被发送的情况相比，有可能将发光设备和发光控制单元所需的动态范围控制到很低。结果，对于发光设备或发光控制单元，可以使用相对便宜的LED(或LED驱动电路)，并且可以降低发送装置的制造成本。通常，用于普通的照明设备的LED(或LED驱动电路)几乎不能满足高动态范围的性能要求。然而，在上面描述的发送装置的配置中，因为将对于动态范围的性能要求控制到很低，所以有可能使用传统的基础设施。

有益效果

在上面的描述中，LED被用作发光部件。然而，除LED之外，诸如半导体发光设备(例如，LD和SLD)、荧光灯、布劳恩管(CRT)显示设备、等离子显示设备(PDP)、有机场致发光(EL)显示设备、液晶显示器(LCD)设备之类的各种设备都可以用作发光部件。

如上所述，根据本发明，有可能实现类似于通过OFDM实现的通信质量的改善，而不用将高动态范围的性能要求强加于发光部件。结果，有可能实现方便的和便宜并且具有类似于通过OFDM实现的高通信性能的发送装置和可见光通信系统。

附图说明

图1是示出使用OFDM的可见光通信系统的配置的示例的说明性视图；

图2是示出根据本发明一个实施例的可见光通信系统的配置的示例的说明性视图；

图3是示出根据图2的修改的实施例的可见光通信系统的配置的示例的说明性视图；

图4是示出根据图2的修改的实施例的可见光通信系统的配置的示例的说明性视图；

图5是示出根据图2的修改的实施例的可见光通信系统的配置的示例的说明性视图；以及

图6是示出根据图2的修改的实施例的可见光通信系统的配置的示例的说明性视图。

具体实施方式

以下，将参照附图详细描述本发明的示范性实施例。这里，在此说明书和附图中，将通过分配相同的参考标号来省略对具有基本相同的功能配置的构成部分的重复描述。

[详细描述的顺序]

以下，稍后将要描述的对本发明实施例的解释的顺序如下。首先，将参考图1描述使用OFDM的可见光通信系统LS1的配置。尤其是，将描述由于在可见光通信系统中应用OFDM所引起的一些问题。随后，将参考图2描述根据本发明实施例的可见光通信系统LS2的配置。随后，将参考图3和图4描述根据该实施例的修改实施例的可见光通信系统LS3和LS4。

[要解决的问题的概述]

以下，在给出关于本发明一个实施例的技术的详细描述之前，将概述通过该实施例将要解决的一些问题。

(可见光通信系统LS1的配置)

首先，将参考图1详细描述可见光通信系统LS1的配置，并且概述由该配置的应用所引起的问题。图1是示出使用OFDM的可见光通信系统LS1的配置的示例的说明性视图。

如图1所示，可见光通信系统LS1包括发送装置10和接收装置30。发送装置10具有S/P转换器12、调制器14、IFFT单元、驱动器电路22和发光设备24。此处，IFFT单元包括乘法器16和加法器20。接收装置30具有光接收设备32、FFT单元、解调器38和P/S转换器40。此处，FFT单元包括乘法器34和积分电路36。FFT是快速傅里叶变换的缩写，IFFT是逆FFT的缩写。

由S/P转换器12对发送数据d进行串并转换。随后，从S/P转换器12输出等于载波数量的数据流。同时，在下面的描述中，载波的数量是n。由调制器14以预定数目(例如，2)的维度对从S/P转换器12输出的对应于每个载波的数据流进行调制。随后，从调制器14输出调制信号。从调制器14输出的每个载波的调制信号被输入到IFFT单元。因此，等于载波数量的调制信号被输入到IFFT。IFFT单元是用于对输入的等于载波数量的调制信号执行IFFT的部件。首先，在乘法器16中将输入到IFFT单元的调制信号乘以载波正弦(正弦波)信号。此处，对应于载波频率f1～fn的n个载波正弦信号cos(2πf1t)～cos(2πfnt)彼此正交。已经乘以载波正弦信号的每个调制信号(以下，称作载波信号)被输入给加法器20。在加法器20中，各个载波信号彼此相加以产生OFDM信号。

由加法器20产生的OFDM信号被输入给驱动器电路22。驱动器电路22是用于驱动发光设备24(LED(W))的驱动电路。当OFDM信号被输入时，驱动器电路22基于输入的OFDM信号控制提供给发光设备24的电流量，并且以根据OFDM信号的信号幅度的发射强度来发出发光设备24的光。从发光设备24产生的光由接收装置30的光接收设备32接收。光接收设备32是光电转换元件。由于此原因，当光由光接收设备32接收时，输出根据接收的光的强度的电信号(以下，称为接收信号)。从光接收设备32输出的接收信号被输入到FFT单元。FFT单元是用于对接收信号执行FFT以提取每个载波频率分量的部件。

从光接收设备32输出的接收信号被输入到乘法器34，并且乘以对应于载波频率f1～fn中的每一个的载波正弦信号。在乘法器34中已经乘以了每个载波正弦信号的接收信号被输入给积分电路36。在积分电路36中，在时间轴上以长达OFDM符号长度(T)的积分间隔对从乘法器34输出的信号进行积分运算，并且提取与载波频率f1～fn中的每一个相对应的信号分量。从积分电路36提取的每个载波频率分量被输入到解调器38。每个载波频率分量对应于每个载波信号。由于此原因，当每个载波频率分量被解调器38解调时，对应于每个载波信号的数据流被恢复。在解调器38中恢复的每个数据流被输入给P/S转换器40以恢复发送数据d。

通过这种配置，有可能提高频率使用效率以及对抗多径的耐久性，并且显著地提高通信质量。然而，因为在发送装置的驱动器电路22的前端中各个载波频率分量彼此相加而导致OFDM所特有的PAPR增大，并且发光设备24是基于通过所述相加获得的OFDM信号来驱动的。因此，对于高动态范围的性能要求被施加于驱动器电路22和发光设备24。由于此原因，实际上很难在普通照明设备中使用OFDM可见光通信。此外，可以满足这种性能要求的驱动器电路22或发光设备24非常昂贵。这关系到发送器的制造成本的增加。如上所述，在使用传统的基础设施时的困难使安装成本增加。在稍后将描述的实施例中，将提出考虑到这些问题而做出的发送器的配置。所述发送器可以去除由OFDM所引起的高PAPR的影响并且降低对于驱动器电路22和发光设备24的动态范围的性能要求。

<实施例>

以下，将描述本发明的一个实施例。在本实施例中，IFFT不在发送侧执行，并且对于每个载波直接驱动发光设备。这是为了降低施加于驱动器电路和发光设备的性能要求。

[可见光通信系统LS2的配置]

首先，将参考图2描述与本实施例相关的可见光通信系统LS2的配置。图2是示出根据本实施例的可见光通信系统LS2的配置的示例的说明性视图。

如图2所示，可见光通信系统LS2包括发送装置100和接收装置200。发送装置100具有S/P转换器102、调制器104、乘法器106、驱动器电路110和多个发光设备112。同时，接收装置200具有光接收设备202、FFT单元、解调器208和P/S转换器210。此处，FFT单元204包括乘法器204和积分电路206。

由S/P转换器102对发送数据d进行串并转换。随后，从S/P转换器102输出等于载波数量的数据流。同时，在下面的描述中，载波数量是n。由调制器104利用预定数目(例如，2)的维度对从S/P转换器102输出的对应于每个载波的数据流进行调制。随后，从调制器104输出调制信号。从调制器104输出的每个载波的调制信号被输入到乘法器106。在乘法器106中，调制信号乘以对应于载波频率f1～fn中的每一个的载波正弦信号cos(2πf1t)～cos(2πfnt)。此处，对应于载波频率f1～fn的n个载波正弦信号彼此正交。

已经在乘法器106中乘以载波正弦信号的每个调制信号(以下，称作载波信号)被输入给驱动器电路110。对于每个发光设备112(LED(W1)～LED(Wn))提供驱动器电路110，驱动器电路110用于驱动每个发光设备112(LED(W1)～LED(Wn))。当载波信号被输入时，驱动器电路110基于输入的载波信号控制提供给发光设备112的电流量，并且以根据载波信号的信号幅度的发射强度来发出每个发光设备112的光。从每个发光设备112产生的光在传输线路中被空间复用，并且由接收装置200的光接收设备202接收。光接收设备202，例如，包括一个PD(光电二极管)。当光被接收时，从光接收设备202输出根据接收的光的强度的电信号(以下，称为接收信号)。从光接收设备202输出的接收信号被输入到FFT单元。FFT单元是用于对接收信号执行FFT以提取每个载波频率分量的部件。

从光接收设备202输出的接收信号被输入到乘法器204，并且乘以对应于载波频率f1～fn中的每一个的载波正弦信号cos(2πf1t)～cos(2πfnt)。在乘法器204中已经乘以了每个载波正弦信号的接收信号被输入给积分电路206。在积分电路206中，在时间轴上以长达OFDM符号长度(T)的积分间隔对从乘法器204输出的信号进行积分运算，并且提取对应于载波频率f1～fn中的每一个的信号分量。从积分电路206提取的每个载波频率分量被输入到解调器208。每个载波频率分量对应于每个载波信号。由于此原因，当由解调器208解调了每个载波频率分量时，对应于每个载波信号的数据流被恢复。在解调器208中恢复的每个数据流被输入给P/S转换器210以恢复发送数据d。

在以上描述的根据本实施例的可见光通信系统LS2的配置中，对应于各个载波频率的各个载波信号不在驱动器电路110的前端彼此相加，并且每个发光设备112的光以根据每个载波信号的信号幅度的发射强度来发出。如上所述，因为各个载波信号不在驱动器电路110的前端彼此相加，所以不导致高PAPR(OFDM中的问题)，并且可以将对应于每个载波频率的驱动器电路110和发光设备112所需的动态范围控制到很低。结果，通过使用小型化和不昂贵的LED驱动电路(或LED)，可以实现相似于由OFDM实现的通信性能的改善。例如，可以实现通过有效地利用传统的基础设施能够提高频率使用效率和对抗多径的耐久性的可见光通信系统。

[可见光通信系统LS3的配置]

以下，将参考图3描述可见光通信系统LS3的配置，即，根据本实施例的可见光通信系统LS2的一个修改的实施例。图3是示出根据本实施例的一个修改的实施例的可见光通信系统LS3的配置的示例的视图。

如图3所示，可见光通信系统LS3包括发送装置100和接收装置200。发送装置100具有S/P转换器102、调制器104、乘法器106、驱动器电路110和发光设备112。换句话说，发送装置100的配置与可见光通信系统LS2的发送装置100的配置相同。同时，接收装置200具有图像传感器202、DFT单元、解调器208和P/S转换器210。此处，DFT单元包括乘法器204和积分电路206。DFT是离散傅里叶变换的缩写。如上所述，可见光通信系统LS3与可见光通信系统LS2的不同之处主要在于接收装置200的光接收部件。因此，以下描述是关于光接收部件的区别。

图像传感器232是用于将从发送装置100的多个发光设备112产生的光转换成为接收信号的部件。此处，图像传感器232可以根据光接收位置指定每个发光设备112。例如，图像传感器232可以将在位置(X1，Y1)的像素中接收的光指定为从发送装置100的发光设备112(LED(W1))发出的光。用这样的方式，输入到图像传感器232的每一个像素的光被确定为从每个发光设备112发出的光。由于此原因，图像传感器232将根据从每个发光设备112发出的光的接收强度的接收信号输入到DFT单元。此处，使用DFT而不是FFT来提取每个载波频率的调制信号的原因是：在图像传感器232的输出中，信号已经根据载波频率被分离。对于图像传感器232的输出，执行DFT，并且根据该结果，在解调器208中执行解调。此外，在P/S转换器210中执行串并转换以恢复发送数据d。

在上面描述的根据本实施例的一个修改的实施例的可见光通信系统LS3的配置中，有可能将接收装置200的光接收部件的动态范围控制到很低。

[可见光通信系统LS4的配置]

以下，将参考图4描述可见光通信系统LS4的配置，即，根据本实施例的可见光通信系统LS2的一个修改的实施例。图4是示出根据本实施例的一个修改的实施例的可见光通信系统LS4的配置的示例的说明性视图。

如图4所示，可见光通信系统LS4包括发送装置100和接收装置200。发送装置100具有S/P转换器102、调制器104、乘法器106、驱动器电路110和发光设备152。此处，在该修改的实施例的发送装置100中提供的多个发光设备152以不同颜色(C1～Cn的光频率)发光。同时，接收装置200具有光接收设备252、DFT单元、解调器208和P/S转换器210。此处，DFT单元包括乘法器204和积分电路206。如上所述，可见光通信系统LS4与可见光通信系统LS2的主要区别在于发送装置100的发光部件和接收装置200的光接收部件。因此，以下描述是关于在所述部件的区别。

类似于可见光通信系统LS2，每个发光设备152(LED(C1)～LED(Cn))以根据对应于载波频率f1～fn中每一个的载波信号的信号幅度的发射强度来发光。此处，每个发光设备152发出具有不同颜色(C1～Cn)的光。可以说，本修改的实施例是通过将本实施例的可见光通信系统LS2与所谓的WDM(波分复用)技术进行组合来做出，其中，信号被分配给各个颜色C1～Cn以复用传输线路。从具有C1～Cn中的颜色的每个发光设备152产生的光由接收装置200中的具有C1～Cn中的颜色的每个光接收设备252接收。在光接收设备252中，可以使用具有相应颜色的过滤器的PD(所谓的颜色传感器)。对于从每个颜色的光接收设备252输出的信号，在DFT单元中执行DFT，在解调器208中执行解调，并且在P/S转换器210中执行串并转换以恢复发送数据d。

在上面描述的根据本实施例的一个修改的实施例的可见光通信系统LS4的配置中，有可能将接收装置200的光接收部件的动态范围控制到很低。同时，在WDM情况下，由发光设备152和光接收设备252的光频特性所引起的颜色干扰(color interference)是个问题。另一方面，在本修改的实施例中，因为由于OFDM载波的正交性而导致各个颜色的信号可以彼此分离，所以改善了这种颜色干扰。因此，根据该修改的实施例，有可能将发光部件和光接收部件所需的动态范围控制到很低，同时具有OFDM的出色的通信特性，而不考虑颜色干扰的影响。结果，有可能通过有效地使用传统的基础设施来构造具有高通信性能的小型且便宜的可见光通信系统。

[可见光通信系统LS5的配置]

以下，将参考图5描述可见光通信系统LS5的配置，即，根据本实施例的可见光通信系统LS2的一个修改的实施例。图5是示出根据本实施例的一个修改的实施例的可见光通信系统LS5的配置的示例的说明性视图。

如图5所示，可见光通信系统LS5包括发送装置100和接收装置200。发送装置100具有S/P转换器102、调制器104、乘法器106、驱动器电路110和发光设备112。可见光通信系统LS5在驱动器电路110和发光设备112的数量方面不同于可见光通信系统LS2。尤其是，在本修改的实施例中的配置中，驱动器电路110和发光设备112的数量N比载波信号的数量n高(n＜N)。同时，接收装置200的配置实际上与可见光通信系统LS2的接收装置200的配置相同。如上所述，可见光通信系统LS5主要在发送装置100的发光部件方面不同于可见光通信系统LS2。

由S/P转换器102对发送数据d进行串并转换。随后，从S/P转换器102输出等于载波数量的数据流。此处，载波的数量是n。由调制器104利用预定数目(例如，2)的维度对从S/P转换器102输出的对应于每个载波的数据流进行调制。随后，从调制器104输出调制信号。从调制器104输出的每个载波的调制信号被输入到乘法器106。在乘法器106中，调制信号乘以对应于载波频率f1～fn中的每一个的载波正弦信号cos(2πf1t)～cos(2πfnt)。此处，对应于载波频率f1～fn的n个载波正弦信号彼此正交。

到目前为止描述的步骤与可见光通信系统LS2的那些步骤相同。然而，从乘法器106输出的载波信号被输入到多个驱动器电路110。例如，在乘法器106中已经乘以载波正弦信号cos(2πf1t)的载波信号被分支(branch)并且被输入给两个驱动器电路110(D1，D2)。对于每个发光设备112(LED(W1)～LED(WN))提供驱动器电路110，驱动器电路110用于驱动每个发光设备112(LED(W1)～LED(WN))。当载波信号被输入时，驱动器电路110基于输入的载波信号控制提供给发光设备112的电流量，并且以根据载波信号的信号幅度的发射强度来发出每个发光设备112的光。这个特征与可见光通信系统LS2相同。然而，可见光通信系统LS5与可见光通信系统LS2的不同之处在于：基于相同的载波信号控制多个发光设备112的发光。通过这个配置，根据这个实施例的技术可以优选地应用于发光设备112的数量N高于载波信号的数量n(n＜N)的情况。

在以上描述的根据本实施例的一个修改的实施例的可见光通信系统LS5的配置中，对应于各个载波频率的各个载波信号不在驱动器电路110的前端彼此相加，并且每个发光设备112的光以根据每个载波信号的信号幅度的发射强度来发出。这个特性与发光设备112的数量N高于载波信号的数量n(n＜N)的情况相同。因此，由于各个载波信号不在驱动器电路110的前端彼此相加，所以不导致高PAPR(OFDM中的问题)，并且可以将对应于每个载波频率的、驱动器电路110和发光设备112所需的动态范围控制到很低。结果，通过使用小型化和便宜的LED驱动电路(或LED)，可以实现与由OFDM实现的通信性能的改善相似的通信性能的改善。

[可见光通信系统LS6的配置]

以下，将参考图6描述可见光通信系统LS6的配置，即，根据本实施例的可见光通信系统LS2的一个修改的实施例。图6是示出根据本实施例的一个修改的实施例的可见光通信系统LS6的配置的示例的说明性视图。

如图6所示，可见光通信系统LS6包括发送装置100和接收装置200。发送装置100具有S/P转换器102、调制器104、乘法器106、驱动器电路110和发光设备112。可见光通信系统LS6在驱动器电路110和发光设备112的数量方面不同于可见光通信系统LS2。尤其是，在本修改的实施例中的配置中，驱动器电路110和发光设备112的数量N比载波信号的数量n低(n＞N)。此外，不同于可见光通信系统LS2，可见光通信系统LS6包括在乘法器106的后端提供的加法器。同时，可见光通信系统LS6实际上具有与可见光通信系统LS2的接收装置200相同配置的接收装置200。如上所述，可见光通信系统LS6主要在发送装置100的发光部件方面不同于可见光通信系统LS2。

由S/P转换器102对发送数据d进行串并转换。随后，从S/P转换器102输出等于载波数量的数据流。此处，载波的数量是n。由调制器104利用预定数目(例如，2)的维度对从S/P转换器102输出的对应于每个载波的数据流进行调制。随后，从调制器104输出调制信号。从调制器104输出的每个载波的调制信号被输入到乘法器106中。在乘法器106中，调制信号乘以对应于载波频率f1～fn中的每一个的载波正弦信号cos(2πf1t)～cos(2πfnt)。此处，对应于载波频率f1～fn的n个载波正弦信号彼此正交。

到目前为止描述的步骤与可见光通信系统LS2的那些步骤相同。然而，通过将从多个乘法器106输出的载波信号输入到加法器来使其彼此相加，然后将其输入到驱动器电路110。例如，通过将在乘法器106中已经乘以载波正弦信号cos(2πf1t)的载波信号和在乘法器106中已经乘以载波正弦信号cos(2πf2t)的载波信号输入到加法器来使其彼此相加，并且将其输入到驱动器电路110(D1)。对于每个发光设备112(LED(W1)～LED(WN))提供驱动器电路110，并且驱动器电路110用于驱动每个发光设备112(LED(W1)～LED(WN))。当载波信号被输入时，驱动器电路110基于输入的载波信号控制提供给发光设备112的电流量，并且以根据载波信号的信号幅度的发射强度来发出每个发光设备112的光。这个特征与可见光通信系统LS2相同。然而，不同于可见光通信系统LS2，在可见光通信系统LS6中，基于相加的载波信号112控制每个发光设备112的发光。通过这个配置，根据这个实施例的技术可以优选地应用于如下情况：发光设备112的数量N低于载波信号的数量n(n＞N)。

在以上描述根据本实施例的一个修改的实施例的可见光通信系统LS6的配置中，对应于各个载波频率的各个载波信号不在驱动器电路110的前端彼此相加，以及，在一些载波信号的相加之后，以根据每个载波信号的信号幅度的发射强度来发出每个发光设备112的光。因此，由于各个载波信号不在驱动器电路110的前端彼此相加，所以不导致高PAPR(OFDM中的问题)，并且可以将每个驱动器电路110和每个发光设备112所需的动态范围控制到很低。结果，通过使用小型化和便宜的LED驱动电路(或LED)，可以实现与由OFDM实现的通信性能的改善相似的通信性能的改善。

虽然已经参照附图说明了本发明的优选实施例，但是要理解，本发明不限于所公开的实施例。因此，本领域技术人员将认识到，可以在所附的权利要求的范围内作出各种改变和修改。这种改变和修改对本领域技术人员是清楚的，而不脱离本发明的精神和范围。

产业上的可利用性

虽然已经参照本发明的特定示范性实施例示出和描述本发明，但是本领域技术人员应该理解，可在形式和细节方面进行各种改变而不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种包括发送装置和接收装置的可见光通信系统，

其中，所述发送装置包括：

多个发光设备；

串并(S/P)转换器，用于对发送数据进行串并转换，从而产生N个数据流；

调制器，用于以预定数目的维度对由S/P转换器为各个载波产生的N个数据流进行调制，从而产生N个调制信号；

载波信号乘法器，用于将由调制器产生的N个调制信号分别乘以与所述N个调制信号正交的N个载波信号，从而产生N个发送信号；以及

发光控制单元，用于根据由载波信号乘法器产生的N个发送信号使所述多个发光设备发光，以及

所述接收装置包括：

光接收设备，用于接收从所述发送装置的多个发光设备发出的并且在传输线路中被空间复用的光，从而根据相应的接收强度输出接收信号；

FFT单元，用于通过使用N个载波信号对从光接收设备输出的接收信号执行FFT，从而提取各个载波的N个调制信号；以及

解调器，用于对从FFT单元提取的调制信号中的每一个进行解调。

2.如权利要求1所述的可见光通信系统，其中，当发光设备的数量N大于载波信号的数量n(N＞n)时，所述发光控制单元基于发送信号中的一个使发光设备中的多个设备同时发光。

3.如权利要求1所述的可见光通信系统，其中，当发光设备的数量N小于载波信号的数量n(N＜n)时，所述发光控制单元将发送信号中的M(2≤M＜n)个信号相加，并且基于通过所述相加获得的发送信号使发光设备发光。

4.如权利要求1到3中的任意一项所述的可见光通信系统，其中，所述接收装置包括作为光接收设备的图像传感器，用于检测从所述多个发光设备发出的光中的每一个的强度，并且输出对应于发光设备中的每一个的接收信号。

5.如权利要求1到3中的任意一项所述的可见光通信系统，其中，所述发送装置包括发出不同颜色光的多个发光设备，并且所述接收装置包括用于接收不同颜色光并基于相应的接收强度输出接收信号的多个光接收设备。

6.一种发送装置包括：

多个发光设备；

S/P转换器，用于对发送数据进行串并转换，从而产生N个数据流；

调制器，用于以预定数目的维度对由S/P转换器为各个载波产生的N个数据流进行调制，从而产生N个调制信号；

载波信号乘法器，用于将由调制器产生的N个调制信号分别乘以与所述N个调制信号正交的N个载波信号，从而产生N个发送信号；以及

发光控制单元，用于根据由载波信号乘法器产生的N个发送信号使所述多个发光设备发光。

7.一种信号发送方法，其包括以下步骤：

由包括多个发光设备的发送装置对发送数据进行串并转换，从而产生N个数据流；

由所述发送装置以预定数目的维度对产生的用于各个载波的N个数据流进行调制，从而产生N个调制信号；

由所述发送装置将产生的N个调制信号分别乘以与所述N个调制信号正交的N个载波信号，从而产生N个发送信号；

由所述发送装置根据产生的N个发送信号使所述多个发光设备发光；

由包括用于接收从所述发送装置的多个发光设备发出的光并且根据相应的接收强度输出接收信号的光接收设备的接收装置通过使用N个载波信号对从所述光接收设备输出的所述接收信号执行FFT，从而提取各个载波的N个调制信号，其中所述光在传输线路中被空间复用；以及

由所述接收装置对提取的调制信号中的每一个进行解调。

8.一种包括多个发光设备的发送装置的信号发送方法，所述信号发送方法包括以下步骤：

对发送数据进行串并转换，从而产生N个数据流；

以预定数目的维度对产生的用于各个载波的N个数据流进行调制，从而产生N个调制信号；

将产生的N个调制信号分别乘以与所述N个调制信号正交的N个载波信号，从而产生N个发送信号；以及

根据产生的N个发送信号使所述多个发光设备发光。

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