CN102549947A

CN102549947A - 用于可见光通信的信道聚集和保护信道指示符的装置和方法

Info

Publication number: CN102549947A
Application number: CN2010800464519A
Authority: CN
Inventors: S.拉加戈帕尔; F.坎; 李英; 孙载承
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2030-10-15
Also published as: EP2489140A2; JP2013507822A; JP5398916B2; WO2011046396A2; US8950933B2; EP2489140A4; US20110091220A1; EP2489140B1; KR101765911B1; WO2011046396A3; KR20110041426A; CN102549947B

Abstract

公开了支持可见光通信(VLC)的方法、装置、以及非瞬时计算机可读存储介质，其在与其它启动的VLC设备进行链接建立和相关联期间，在介质访问控制(MAC)层中交换用于能力字段交换的位映射。生成聚集位映射以指示第一设备的可见光通信(VLC)发射机是否使用包括多个激活频带的至少一个聚集频带。在能力信息交换(CIE)信号中将聚集位映射发送到第二设备。还生成识别一组保护频带的保护位映射，并在CIE信号中发送。每个保护频带指示来自VLC发射机的泄露传输。

Description

用于可见光通信的信道聚集和保护信道指示符的装置和方法

技术领域

本申请一般涉及可见光通信，并且更具体地，涉及使用位映射(bitmap)进行信道聚集的机制。

背景技术

可见光通信(VLC)是使用透光介质中的可见光进行短距光学无线通信的新技术。这种技术提供了对几百太赫兹(THz)的未许可频谱的利用。VLC不受与射频(RF)系统相关联的电磁干扰和非干扰问题的影响。VLC通过允许用户看到经过通信信道的数据传输而提供了更高等级的安全性。VLC的另一个好处是其增加和补充来自已有可见光基础设施的已有服务(诸如照明、显示、指示、装饰等)。VLC网络是在VLC中使用的两个或更多设备的任何网络。

广泛使用VLC的障碍在于缺乏为了VLC目的而制造的标准化的光源(light source)。当前，在VLC设备中使用的光源是用于照明或装饰目的的常规光源。也就是，制造商基于审美和制造成本来选择材料和颜色。而且，也没有为VLC定义的标准频带。

发明内容

技术问题

因此，现有技术中需要在可见光光谱内定义一组频带的频带计划(bandplan)，以及在VLC传输期间适应(accommodate)跨越多个频带的光源的方案。

技术方案

提供用于在可见光通信(VLC)设备的链接建立和相关联期间、在介质访问控制(MAC)层中的能力字段交换的方法。该方法包括生成聚集位映射，该聚集位映射指示第一设备的可见光通信(VLC)发射机是否使用包括多个激活频带的至少一个聚集频带。聚集位映射在能力信息交换(CIE)信号中发送给第二设备。

提供了可见光通信(VLC)设备。VLC设备包括发射机，其被配置来发送VLC信号。控制器生成聚集位映射，该聚集位映射指示第一设备的发射机是否使用包括多个激活频带的至少一个聚集频带，并且将聚集位映射包括在将要发送给第二设备的能力信息交换(CIE)信号。

提供了非瞬时存储介质，其包括在支持可见光通信(VLC)的设备中使用的软件指令。瞬时软件指令在由控制器运行时执行方法，该方法包括生成聚集位映射，该聚集位映射指示第一设备的可见光通信(VLC)发射机是否使用包括多个激活频带的至少一个聚集频带。聚集位映射在能力信息交换(CIE)信号中发送给第二设备。

在以下描述具体实施方式之前，最好阐述在贯穿本专利文件中使用的一定词语和短语的定义：术语“包括”和“包含”以及它们的变型意味着包括而非限制；术语“或”是包含，意思是和/或；短语“关联于”和“与之相关联”，以及它们的变型，可以意味着包括、包括在其中、与其互连、包含、包含在其中、连接到或与之连接、耦接到或与之耦接、与之通信、与之协作、交织、并列、接近于、绑定到或与之绑定、具有、具有其性质等等；而术语“控制器”意味着控制至少一个操作的任何设备、系统、或其部分，这样的设备可以以硬件、固件、或软件、或者至少两种的一些组合来实现。应当注意，与任意特定控制器相关联的功能性可以是集中式的或分布式的，无论是本地还是远程。贯穿本专利文件中提供了对于一定词语和短语的定义，本领域的普通技术人员应当理解，在许多实例中(如果不是在大多数实例中)，这样的定义也适用于这样定义的词语和短语的先前、以及将来的使用。

附图说明

为了更全面的理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，在附图中相同的参考标号代表相同的部分：

图1示出了全电磁频谱(frequency spectrum)，以及根据本公开的原理的由可见光占用的波长的展开(breakout)；

图2示出了根据本公开的原理的可能导致干扰的不同类型的光源的谱宽和波长中的变化的示例；

图3示出了根据本公开的实施例的VLC设备；

图4示出了根据本公开的实施例的可见光通信的示例频带计划；

图5和图6示出了根据本公开的实施例的意图的(intentional)和非意图的(unintentional)传输；

图7、图8和图9示出了根据本公开的实施例的聚集和保护位映射；

图10和图11示出了根据本公开的另一个实施例的聚集和保护位映射；

图12-14示出了根据本公开的实施例的合并的(merged)聚集和保护信道位映射；

图15示出了根据本公开的实施例的代表多个光源的合并的位映射；

图16示出了根据本公开的实施例的使用标记符(marker)在代表多个光源的位映射中划分(demarcate)聚集的信道；

图17示出了根据本公开的实施例的用于在链接建立和相关联期间从发送VLC设备接收能力信息的过程；以及

图18示出了根据本公开的实施例的用于在链接建立和相关联期间在两个VLC设备之间交换能力信息的过程。

具体实施方式

用来描述本专利文件中的本公开的原理的以下讨论的图1到图18以及各种实施例仅仅作为例示，而不应当以任何方式被解释为限制公开的范围。本领域技术人员将理解本公开的原理可以在任何适当布置的可见光通信网络中实现。

图1示出了全电磁频谱，以及根据本公开的原理的由可见光占用的波长的展开。在电磁频谱中，可见光光谱的波长从380nm延伸到780nm。本质上，这个光谱对应于从大约400到790THz的频率范围。这个相对较宽的光谱支持具有多种颜色的光源，提供了用于通信的多个信道。

可见光光谱的放大部分是光色波长范围的粗略映射。然而在可见光光谱中的颜色之间的转换实际上是逐渐的。

图2示出了根据本公开的原理的不同类型和颜色的光源的谱宽和波长中的变化的示例。波长间隔与图1的波长间隔相一致。每个光源的谱宽和波长还取决于制造过程中所使用的材料的性质。发出可见光的任何光学光源都可以用作VLC光源。例如，VLC光源可以是任何的发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、LED灯、以及固态灯。

这里，颜色标签和对应的波形是可广泛使用的彩色光源的示例。具体来讲，针对以下光源示出按照波长的相对密度：超蓝(Ultra Blue)、纯蓝(PureBlue)、两种类型的超绿(Ultra Green)、高效绿(High Efficiency Green)、黄、橙、高效红(High Efficiency Red)、红、超红、以及亮红。需要注意的一点是，针对超绿示出了两个波。这反映了一种可能性，即，由于用来制造光源的材料和过程不同，具有相同颜色的两个光源可能在光谱性质方面存在不同。如例示中可以看出的，取决于光源的选择，由于谱宽重叠，存在两个光源的输出可能相互干扰的可能性。例如，由于显著地重叠，峰值在470nm(.640THz)并且具有大约400nm到540nm(.555THz-750THz)的范围的纯蓝将干扰峰值在555nm(.540THz)并且具有大约430nm到575nm(.520THz-700THz)的范围的超绿。在这种情况下，在给定时间，仅有一个光源能用于传输。

图3示出了根据本公开的实施例的VLC设备。在图3中示出的VLC设备300仅仅是用于例示。其他实施例也可以使用，而不脱离本公开的范围。

VLC设备300可以是能够发送和/或接收彩色可见光的任何类型的电子设备。例如，并且非限制的，VLC设备300可以是蜂窝式电话、个人数字助理(PDA)、智能电话、便携式计算机、头戴式耳机、健康监控设备、传感器、接入点、遥控设备、个人存储设备、视频显示设备、远程光束探测器(beam-finder)、全球定位系统设备、汽车、或者介质设备(诸如录像机、MP3播放器等)。

VLC设备300可以包括控制器305。控制器305可以是被配置来控制VLC设备300的操作的微控制器、处理器、处理器阵列。控制器可以被配置来在链接建立和相关联期间与其他VLC设备交换VLC设备的能力信息。在一些实施例中，控制器305被配置来使VLC设备300与另一个VLC设备配对。

VLC设备300可以包括耦接到控制器305的发射机310和接收机315中的至少一个。在一个实施例中，发射机310和接收机315可以是VLC设备300的主发送/接收设备，并且经由接口(未示出)耦接到控制器305，该接口被适配为使得控制器305能够使用发射机310和接收机315在与另一个VLC设备进行链接建立和相关联期间在MAC中进行能力字段交换。发射机310包括发送路径(Tx)，其被配置来经由一个或多个光源312发送数据信号和消息。虽然在VLC设备300上仅示出了一个光源312，但是发射机310可以耦接到多个光源。接收机315包括接收路径(Rx)，其被配置来经由光传感器317从其接收数据信号和消息。光传感器是能够检测到光的任何组件，诸如但不限于光电二极管(PD)。在未具体示出的一些实施例中，VLC设备300包括发射机310和接收机315作为单一收发机。

VLC设备300还可以包括存储器320。根据一些实施例，控制器305可操作地将信息存储在存储器320中。存储器320可以是任何计算机可读介质，例如，存储器320可以是能够包含、存储、通信、传播、或发送由控制器305或其他计算机相关的系统或方法使用的计算机程序、软件、固件、或者数据的任何电子、磁性、电磁、光学、电光(electro-optical)、电机械(electro-mechanical)、和/或其他物理设备。在一些这样的实施例中，控制器305被配置来运行存储在存储器(未示出)中的多个指令，所述指令被配置来使得控制器305执行VLC设备300的许多操作。在未具体示出的一些实施例中，控制器305可以包括内建存储器。

在一些实施例中，VLC设备300可以包括用户接口(UI)325。UI 325耦接到控制器305。UI 325被配置来接收来自用户的一个或多个输入，以便指导(direct)VLC设备300的功能。例如，并且非限制的，UI 325能够被配置来以成对的模式放置(place)VLC设备300，从而VLC设备300开始与其他VLC设备进行链接建立和相关联的搜索操作。在一些实施例中，UI 325可以是输入/输出(I/O)端口，其被适配为耦接到外部设备，例如个人计算机，从而用户能够使用外部设备指导VLC设备300中的操作或将例如介质数据的数据存储在VLC设备300中。在未具体示出的一些实施例中，UI 325是可选的。

在一些实施例中，控制器305被预配置来使得VLC设备300发起与其他VLC设备300的链接建立和相关联。VLC设备300可以响应于从第二VLC设备接收的配对信号(pairing signal)与第二VLC设备链接。在一些实施例中，第二(secondary)设备111被配置来主动搜索并与VLC设备300配对。

另外，在一些实施例中，控制器305可以被配置来限制VLC设备300，从而VLC设备300在任何给定时间仅与一个其他VLC设备进行链接。在一些实施例中，VLC设备300可以与一个其他VLC设备进行链接，但是检测其他VLC设备的存在。

在进行任何通信传输时，知道用于发送和接收的频率或频带对获得互操作性和性能优势而言是有益的。这是需要的，以便适当的发射机和接收机能够互操作并实现良好的性能。一些优势的示例如下：

干扰处理：指示期望的频带能够避免轻接收机滤波器经受不希望的干扰，如果接收机具有多个PD和滤波器。

信道选择：如果设备支持多个LED，为了最好的性能和网络容量，能够优化链接以选择期望的LED或LED集合。这要求知道不同光源的频带。

在RX过滤不希望的TX发射：一些白色LED利用蓝色LED和黄色荧光物(yellow phosphor)来设计。这种黄色荧光物由于符号间干扰而能够降低数据速率(data rate)。蓝色滤波器可以用来通过过滤黄色荧光物增加数据速率。在接收机处知道蓝色LED和黄色荧光物可以帮助改善具有蓝色滤波器的接收机的性能。

频分复用(FDD)模式支持：由于接近，在LED和光电二极管(PD)之间可能存在自干扰。如果设备以FDD模式在一定颜色上进行传输(例如，在RX/空闲模式期间的可见性模式以维持可见性)，如果能够在多种颜色之间进行区分，就不希望在相同的颜色上进行接收。知道什么频带正被用于发送以及支持什么频带能够影响接收机选择反向链接传输。

为了支持这样的特征，提出频带计划以便将可见光光谱划分为多个通信信道。图4示出了根据本公开的实施例的可见光通信的示例频带计划400。频带计划400通过为每个逻辑信道划分频带(即，频率范围)为MAC中的七个逻辑信道提供支持。如频带计划400中所示，已经分配了改变谱宽的七个频带。然而，为了在不知道接收机能力的情况下支持相关联以及支持单向广播，VLC接收机可以利用任何类型的光学光源在整个可见光光谱上支持接收。频带计划400仅仅是一个示例，因为频带计划事实上(virtually)可以具有任何数量的频带。如所示，频带计划400是灵活的并且能够根据由制造商生产的光源的普通颜色来组织。在可见光通信的情况下，每个频带可以对应于MAC中的逻辑信道。而且，每个频带可以与预定的索引值相关联，如频带列(Frequency Band column)中所示。在频带计划400中，索引值可以表现为提议的代码列(Proposed Code column)中的三位二进制代码，并且以从最低到最高频率的顺序来排列。频带计划400可以在控制器305、发射机310、接收机315中硬连线(hard-wired)，或者存储在VLC设备300的存储器中。

因为光谱性质主要取决于材料，可以存在众多类型的光源。此外，生产发光体(诸如LED)的制造商通常不考虑发光体在VLC通信中的使用，而是一般受到审美和材料成本的支配。同样，制造商能够制作跨越多个频带的光源，这就造成了一个问题，即，如何能够指示跨越多个频带以及这样的光源如何能够在VLC设备中得到支持。诸如IEEE 802.11n的标准提供了“信道绑定(channel bonding)”的概念，其中，两个通信信道被绑定以提供更高的数据速率。本公开改变了这个概念，以提供灵活的频带计划，该频带计划利用聚集的频带来指示跨越多个频带的光源。

图5和图6示出了根据本公开的实施例的意图的和非意图的传输的示例。

信道聚集被用来指示在提议的频带计划中跨越多个频带的光学源(optical source)，并且由于选择光学光源而意图在多个频带上进行传输。保护信道被用来指示非意图地泄漏到其他频带中的光学源，为了更高的性能，这些光学源的信息可以在接收机处丢弃。

在图5，光源在两个相邻的、非重叠的频带Band i和Band j上发送意图的传输510。也就是，由光源发射的光的颜色跨越Band i和Band j。这是聚集频带的示例，因为两个频带都被用来发送意图的传输510。在这种情况下，发射机和接收机可以在包括合并Band i和Band j的聚集频带的信道上进行通信，以便适应由光源产生的信号510。然而，这仅仅是一个示例，因为聚集频带可以为了适应光源而包括多于两个频带。

在图6中，光源既造成在Band i上的意图的传输520又造成跨越Band p、Band q、以及Band r的非意图的传输530。当光源泄露到其他频带时，可能发生非意图的传输530。泄露传输(leakage transmission)可能在可见光通信期间造成干扰。例如，具有蓝色(bluish tint)的白色LED可以实际上是具有黄色荧光物的蓝色LED。蓝色LED是在Band i上进行发送的意图的发射机，而黄色荧光物是造成跨越Band p、Band q、以及Band r的泄露的非意图的发射机。蓝色LED比黄色荧光物具有更高的频率响应时间，所以期望在从蓝色LED光源进行发送时在接收机处滤除(filtering out)Band p、Band q、以及Band r(即，非意图的传输530)，以便减少干扰并实现更高的数据速率。

目的在于允许VLC设备300事实上使用任何可用光源来建立通信信道。这些概念在介质访问控制(MAC)级中的信息能力中提供，并且不影响物理(PHY)层或照明。

本公开的每一个实施例都采用其中每个频带从低频到高频索引为‘0’、‘1’、‘2’、......M-1的频带计划，其中，M等于频带计划中的频带总数。

根据本公开的实施例，位映射被用来指示信道聚集。相同的位映射格式可以用来指示保护信道，该保护信道指示来自光源312的泄露传输。在与另一个VLC设备进行链接建立和相关联期间，将位映射作为在MAC中的能力字段交换的一部分从VLC设备300的发射机310发送，用于双向通信或单向广播(IB/VB)。在这种情况下，当与新的设备相关联时，发送VLC设备将一个或多个位映射发送给另一个VLC设备的接收机，以便通信其传输能力，即光源数量、激活什么频带、是否聚集任何频带、以及是否有任何泄露传输。

如果聚集多个频带或者多个光学源同时传输，那么因为接收机的能力未知，所以相同的数据应当在设备发现期间在前导码和标头期间在所有的光学源上发送。关于信道聚集和保护信道支持的细节在MAC的PHY能力信息元素中提供。在实施例中，用于定义保护彩色信道或聚集信道的标准基于带外泄露(out-of-band leakage)，诸如超出最大信道内值(in-channel value)20dB。对于双向通信模式，发送设备应当在设备发现和相关联期间使用PHY能力来指示信道聚集和保护信道支持。

图7、图8和图9示出了根据本公开的实施例的聚集和保护位映射。在图7中，组合的位映射602是由VLC设备发送的可变长度的位映射，对于VLC设备的每种光学源类型(例如每个LED)，组合的位映射包括聚集位映射和相应的保护位映射。基于频带计划400，组合的位映射602的长度等于‘n’组八位字节(octet)，其中‘n’是光学源类型的数量(例如LED的数量)。每组八位字节包括用于光学源类型的聚集位映射和相应的保护位映射的八位字节。八位字节605是可以用来代表用于诸如发射机310的光源312的一个光源(例如一个LED)的聚集位映射或保护位映射的8位位映射的示例。位映射中位的数量被设置为频带计划(诸如频带计划400)中的频带数量，并且位映射中位的位置对应于索引值(即，频带计划中的频带)。同样，八位字节605中的前七位被分配给频带计划400中的七个频带，而第八位是未分配的或者是为一些其他目的而保留的。

组合的位映射602具有聚合(group)所有聚集位映射的第一部分和聚合所有保护位映射的第二部分，其仅仅是组合的位映射的一个示例，而没有限制本公开的范围。例如，在另一个实施例中，组合的位映射可以聚合每组八位字节，以便每个位映射要么是聚集位映射要么是保护位映射。组合的位映射的格式将主要取决于每种聚集和保护位映射的格式。图8和图9示出了使用八位字节605的格式的聚集和保护位映射。而且，图8、图9、图10、图11、图13、图14、图15和图16中的示例位映射合并了频带计划400的频率分配。同样，所示的示例位映射包含了用于七个频带的位布置。位映射包含未使用的位的实施例可以将未使用的位设置为零(‘0’)。

在图8中，聚集位映射610和保护位映射615对应于图5中所示的传输。假设Band i对应于索引值‘1’，Band j对应于索引值‘2’，而且频带计划包含七个频带，诸如频带计划400。在这个示例中，发射机的激活的频带为Bandi和Band j。位映射中的位数被设置为频带计划中的频带数量，而且聚集位映射610可以表现为‘0110000’。也就是，聚集位映射的每个位的位置从左到右对应于索引值，其与频带计划400中的频带相关联。在对应于激活的频带的位的位置处的值被设置为‘1’。当光源跨越多个频带进行意图地传输时，聚集位映射用来指示激活的频带。在这个示例中，保护位映射615将为‘0000000’，因为没有泄露传输。

在图9中，聚集位映射620和保护位映射625对应于图6中所示的两个传输。假设Band i对应于索引值‘1’，Band p、Band q、以及Band r分别对应于索引值‘3’、‘4’、以及‘5’，而且频带计划400被用来构造聚集位映射620和保护位映射625。Band i包含意图的传输520，而且Band p、Band q、以及Band r包含非意图的泄露传输530。使用针对图8描述的相同位映射格式，聚集位映射620被设置到‘0100000’，而保护位映射625被设置到‘0001110’。

应当注意到，支持每个光源的频率频带计划(frequency bandplan)可以被指示为聚集位映射的一部分。例如，聚集位映射625可以用来指示激活的频带，即使没有实际的频带聚集。这消除了在MAC中的单独字段中单独通知信道支持能力的需要。

图10和图11示出了根据本公开的另一个实施例的使用运行长度(run-length)类型的编码的聚集和保护位映射。使用运行长度编码的位映射包含两种数字表现形式——开始位位置702和频带数量704。这种最优化能够帮助减少使用的位数，特别是对于大量的信道。这种优化利用了以下事实：仅需要log2(m)个位来指示开始位置(其中m是频带计划中的频带数量，而log2()值被四舍五入到下一个整数)，并且典型的光源可能不跨越两个或三个频带。这能够既应用于全部信道聚集又应用于保护信道。权衡(tradeoff)在于可能无法有效代表在意图的或非意图的传输中的中断(discontinuities)。

图10示出了对应于图5的传输的聚集位映射710和保护位映射715。再次假设Band i对应于索引值‘1’，Band j对应于索引值‘2’，而频带计划包含七个频带，诸如频带计划400。开始位置702具有三位长度，因为频带计划400包含七个频带，并且log2(7)四舍五入到下一个整数三。频带数量704具有两位长度，因为典型光源可能不跨越多于两个或三个频带。因此，聚集位映射710为‘00110’(‘001’是开始位置，而且‘10’用于两个频带)，而保护位映射715为‘00000’，因为没有泄露传输。

在图11中，聚集位映射720和保护位映射725对应于图6中所示的两个传输。假设Band i对应于索引值‘1’，Band p、Band q、以及Band r分别对应于索引值‘3’、‘4’、以及‘5’，而且频带计划400被用来构建聚集位映射720和保护位映射725。Band i包含意图的传输520，而Band p、Band q、以及Band r包含非意图的泄露传输530。使用针对图10描述的相同的运行长度类型的编码和位映射格式，聚集位映射720被设置为‘00101’(‘001’是开始位置，而且‘01’用于单一激活频带)，而且保护位映射725被设置为‘01111’(‘011’是开始位置，而且‘11’用于由非意图的传输530跨越的三个频带)。应当注意到，图10和图11示出了一种使用运行长度类型编码的具体方法，而并不意味着仅使用的格式。

图12-14示出了根据本公开的实施例的合并的聚集和保护信道位映射。在这种实施例中，保护信道位映射和聚集信道位映射可以被组合到单一位映射中。具有2*m-1位长度(其中m是频带计划中频带的数量)的位映射可以被用于指示VLC设备的彩色频带聚集和保护信道位映射。两个位被用来代表每个频带。合并的映射810示出了每两个位组合如何被映射为信道的特定用途。‘00’指示频带没有被使用。‘01’指示保护频带。‘10’指示频带被用作激活的频带但未被聚集。‘11’指示频带被用作激活的频带而且被聚集。在一些实施例中，‘11’指示该频带与先前频带聚集，而在其他一些实施例中，‘11’指示该频带与下一个频带聚集。

图13示出了使用在合并的映射810中描述的两位组合来代表每个频带的、对应于图5的传输的合并的位映射820和825。假设Band i对应于索引值‘1’，Band j对应于索引值‘2’，而且频带计划包含七个频带，诸如频带计划400。合并的位映射820和825中每一个既指示全部聚集又指示保护信道，并且具有13位长度。在合并的位映射820中，位组合‘11’指示向后聚集(即，该频带与先前频带聚集)。在合并的位映射825中，位组合‘11’指示向前聚集(即，该频带与下一个频带聚集)。

图14示出了使用在合并的映射810中描述的两位组合来代表每个频带的、对应于图6的传输的合并的位映射830和835。假设Band i对应于索引值‘1’，Band p、Band q、以及Band r分别对应于索引值‘3’、‘4’、以及‘5’，而且频带计划400被用来构建合并的位映射830和835。合并的位映射830指示向后聚集，而合并的位映射835指示向前聚集。在合并的位映射830和835二者中，Band‘1’由‘10’代表(用作没有被聚集的激活频带的频带)，而Band‘3’、Band‘4’、以及Band‘5’中的每一个由‘01’代表(用作保护频带的频带)。

在一些实施例中，每个频带可以由两位来代表，而不管位组合是否指示向前或向后聚集，合并的位映射将具有2m位长度，其中m等于频带计划中的频带数量。

图15示出了根据本公开的实施例的代表多个光源的合并的位映射。使用在合并的映射810中描述的两位组合，有可能在单一位映射中代表多个光源。假设在不同光源之间的保护和传输频带中没有重叠，则不需要为每个光源创建单独的位映射。这是因为“使用但没有聚集的频带”位组合(‘10’)用作多个光源的自然划分(natural demarcation)。例如，Band 1的‘10’接着是Band 2的‘10’意味着两个单独的光源，而Band 1的‘10’接着是Band 2的‘11’(或者如果是向前聚集则是‘11’接着是‘10’)意味着频带聚集，即，进行传输的光源跨越了两个相邻频带。

合并的位映射910和920两者示出代表两个激活光源的合并的位映射。第一光源具有跨越Band 1和Band 2的频谱。第二光源具有在Band 5内的频谱。使用向后聚集的合并的位映射910利用Band 1的‘10’接着是Band 2的‘11’来代表第一光源的聚集频带912，并且利用Band 5的‘10’来代表第二光源的单一频带914。使用向前聚集的合并的位映射920利用Band 1的‘11’接着是Band 2的‘10’来代表第一光源的聚集频带922，并且利用Band5的‘10’来代表第二光源的单一频带924。

图16示出了根据本公开的实施例的使用标记符1020划分代表来自VLC设备的多个光源的位映射1010中的聚集频带。在这个特定示例中，位映射1010代表两个光源。在位映射1010中，第一光源由聚集频带1022代表，而第二光源由单一频带1024代表。对于VLC设备的彩色频带，标记符可以插入到两个聚集频带之间以分离聚集频带。例如，标记符可以用来指示聚集频带的结束或新聚集频带的开始。在位映射1010中，标记符1020指示在Band1和Band 2上发送的第一光源的聚集频带1022的结束。

标记符1020可以以log2(m)个位来代表以指示分离的位置(其中m是频带计划中的频带数量，而log2()计算被四舍五入到下一个整数)。标记符1020可以实现为边界的单独描述，而不包括在位映射中。标记符1020还可以是用来区分保护和聚集信道两者的转换的多个位。

图17示出了根据本公开的实施例的用于在链接建立和相关联期间将能力信息发送到接收VLC设备的过程1100。在图17中示出的过程1100的实施例仅是示例。其他实施例可以使用而不脱离本公开的范围。

为了将过程1100和1200放在上下文中，发送VLC设备生成描述其发射机的MAC能力的一个或多个位映射。发送VLC设备在链接建立期间发送位映射。一个或多个位映射可以包括，但不限于，每个光源的激活频带、激活频带的聚集、以及保护信道。位映射可以为针对图8-9、图10-11、图12-14、图15和图16描述的任何格式，或者为支持诸如频带计划400的频带计划的任何其他格式。

在块1110，诸如VLC设备300的发射机305的控制器生成聚集位映射，该聚集位映射指示第一设备的VLC发射机是否使用包括多个激活频带的至少一个聚集频带。也就是，控制器应用频带计划(诸如频带计划400)，以便将聚集频带中的每个激活频带映射到位映射中相对应的索引值或代码。激活频带指示发送VLC设备的光源能够在其上发送数据的VLC频带。

在块1120，控制器生成识别一组保护频带的保护位映射。每个保护频带指示由发送VLC设备的光源导致的泄露传输。换句话说，保护位映射识别各个光学源非意图地泄露到其它频带的保护信道。识别保护信道允许在接收机处丢弃错误信息并改善性能。如先前所述，泄露传输可能由于制造光源中使用的材料所引起。接收机可以设置许多保护信道，以滤除泄露传输。接收VLC设备还可以包括滤波器，其能够用来在一定频带滤除非意图的传输。在这个实施例中，接收VLC识别的控制器可以确定相应的滤波器对于位映射中指示的每个保护信道频带是否可用，并且激活相应的滤波器。在一些实施例中，这些操作可以由接收机315执行。

在块1130，聚集和保护位映射在能力信息交换信号中发送。在实施例中，聚集和保护位映射可以分离地生成和发送。可替换地，聚集和保护位映射可以一起发送，如块1130中所示。

在一些实施例中，两个VLC设备可以在链接建立和相关联期间进行双向通信。图18示出了根据本公开的一些实施例的用于在链接建立和相关联期间在两个VLC设备之间交换能力信息的过程1200。在图18中示出的过程1200的实施例仅用于例示。其他实施例也可以使用而不脱离本公开的范围。

在块1210，在链接建立和相关联期间，在MAC层中的能力字段交换期间，第一VLC设备的接收机从第二VLC设备的发射机接收一个或多个位映射。在块1220，第一VLC设备的控制器识别来自一个或多个位映射的聚集位映射，并确定由发射机聚集的多个功能频带。也就是，位映射中的索引值或代码被映射到频带计划(诸如频带计划400)中相应的频带，以确定标记(make up)聚集频带的功能频率。功能频带是第二VLC设备的光源能够在其上发送数据的VLC频带。

此时，第一VLC设备可以基于可用性或性能来选择多个功能频带的子集。例如，一些频带可以因与另一个设备进行通信而被保留，或者由于许多原因而不可用。在块1230，第一VLC设备将指示包括至少一个功能频带的聚集信道的响应发回到第二VLC设备。

类似地，第一VLC设备的接收机确定一个或多个位映射是否还指示来自第二VLC设备的发射机的泄露传输的一组保护频带。每个保护频带还映射到频带计划。接收机设置保护信道以滤除泄露传输。接收机可以通过忽略在对应于保护信道的频带上接收的信号来设置保护信道。可替换地，接收机可以具有许多滤波器来滤除具体频带。

当从第一VLC设备接收到响应信号时，第二VLC设备可以开始通过在响应中所指示的功能频带上发送数据。由第一VLC设备发送的响应可以使用从第二VLC设备接收的相同位映射格式。在一些实施例中，VLC设备可能能够使用多个位映射格式来交换MAC能力。

虽然已经仅以一个发送VLC设备和一个接收VLC设备描述的MAC能力交换过程，但是两个VLC设备可以在用于双向通信的链接建立和相关联期间发送和接收位映射。

虽然已经以示范性实施例描述了本公开，可以向本领域技术人员提出各种变化和修改。本公开意图涵盖落在所附权利要求的范围内的这样的变化和修改。

Claims

1.一种方法，包括：

生成聚集位映射，该聚集位映射指示第一设备的可见光通信(VLC)发射机是否使用包括多个激活频带的至少一个聚集频带；以及

在能力信息交换(CIE)信号中将聚集位映射发送到第二设备。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

生成保护位映射，该保护位映射识别一组保护频带，其中，每个保护频带指示来自所述VLC发射机的泄露传输；以及

在所述CIE信号中将保护位映射发送到第二设备。

3.如权利要求2所述的方法，其中，包括聚集和保护位映射的CIE信号在与第二设备进行链接建立和相关联期间、通过介质访问控制(MAC)层发送。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述聚集和保护信道位映射中的每一个代表频带计划的多个预定义的频带，其中，每个预定义的频带代表可见光光谱的一部分，并且其中，每个预定义的频带与MAC层中的逻辑信道相关联。

5.如权利要求2所述的方法，其中，对于第一设备中的每个光源类型，所述CIE信号包括聚集位映射和保护位映射中的至少一个。

6.如权利要求4所述的方法，其中，所述聚集和保护位映射的每一个中的位数等于所述多个预定义的频带的数量，并且其中，所述聚集和保护位映射中的每个位代表相应的预定义的频带。

7.如权利要求5所述的方法，其中，所述聚集和保护信道位映射的数量取决于光源类型的数量。

8.一种可见光通信(VLC)设备，包括：

发射机，配置来发送VLC信号；以及

控制器，配置来生成聚集位映射，该聚集位映射指示第一设备的发射机是否使用包括多个激活频带的至少一个聚集频带，并且将所述聚集位映射包括在将要发送给第二设备的能力信息交换(CIE)信号中。

9.如权利要求8所述的VLC设备，其中，所述控制器还被配置来：

生成识别一组保护频带的保护位映射，其中，每个保护频带指示来自VLC发射机的泄露传输；以及

将所述保护位映射包括在将要发送给第二设备的所述CIE信号中。

10.如权利要求9所述的VLC设备，其中，所述控制器使得包括聚集和保护位映射的CIE信号在与第二设备进行链接建立和相关联期间、通过介质访问控制(MAC)层发送。

11.如权利要求10所述的VLC设备，其中，所述聚集和保护信道位映射中的每一个代表频带计划中的多个预定义的频带，其中，每个预定义的频带代表可见光光谱中的一部分，并且其中，每个预定义的频带与所述MAC层中的逻辑信道相关联。

12.如权利要求9所述的VLC设备，其中，所述控制器还被配置来：

对于所述VLC设备中的每个光源类型，将所述聚集位映射和所述保护位映射中的至少一个包括在所述CIE信号中。

13.如权利要求11所述的VLC设备，其中，所述聚集和保护位映射中的每一个中的位数等于所述多个预定义的频带的数量，其中，所述聚集和保护位映射中的每个位代表相应的预定义的频带。

14.如权利要求12所述的VLC设备，其中，所述聚集和保护信道位映射的数量取决于光源类型的数量。

15.一种非瞬时存储介质，包括在支持可见光通信(VLC)的设备中使用的软件指令，该软件指令在由控制器运行时执行方法，该方法包括：

在能力信息交换(CIE)信号中将聚集位映射发送到第二设备。

16.如权利要求15所述的非瞬时存储介质，还包括软件指令，用于：

在所述CIE信号中将保护位映射发送到第二设备。

17.如权利要求16所述的非瞬时存储介质，其中，包括聚集和保护位映射的CIE信号在与第二设备进行链接建立和相关联期间、通过介质访问控制(MAC)层发送。

18.如权利要求17所述的非瞬时存储介质，其中，所述聚集和保护信道位映射中的每一个代表频带计划的多个预定义的频带，其中，每个预定义的频带代表可见光光谱的一部分，并且其中，每个预定义的频带与MAC层中的逻辑信道相关联。

19.如权利要求16所述的非瞬时存储介质，其中，对于第一设备中的每个光源类型，所述CIE信号包括聚集位映射和保护位映射中的至少一个，并且其中，聚集和保护信道位映射的数量取决于光源类型的数量。

20.如权利要求18所述的非瞬时存储介质，其中，所述聚集和保护位映射的每一个中的位数等于所述多个预定义的频带的数量，并且其中，所述聚集和保护位映射中的每个位代表相应的预定义的频带。