CN102801471A

CN102801471A - 便携装置的可见光通信系统与方法

Info

Publication number: CN102801471A
Application number: CN2012102363744A
Authority: CN
Inventors: 朱邵歆; 闫建昌; 杨华; 张宁; 司朝; 曾建平; 李晋闽; 王军喜
Original assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Current assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2012-11-28

Abstract

本发明公开了一种可见光通信系统，用于便携装置之间的数据传输，该系统包括至少一个第一便携装置(1)和至少一个第二便携装置(2)，其中所述第一便携装置至少包括一个LED灯(3)，该LED灯在时序上的亮灭状态表示所要传送的数据；所述第二便携装置至少包括一个光感应器(4)，该光感应器能够感应所述LED灯在时序上的亮灭状态，从而接收该亮灭状态表示的数据。所述LED灯可由白光LED构成。本发明无须增加便携装置的配置，且其数据传输速度最高可达到1Gbits/s，因此具有成本低和效率高的优点。

Description

便携装置的可见光通信系统与方法

技术领域

本发明属于光通信技术领域，具体涉及用于便携装置的可见光通信系统和方法。本发明可应用于手机、掌上电脑、平板电脑、笔记本电脑等便携装置之间的通信。

背景技术

白光LED(发光二极管)具有高亮度、低功耗、长寿命等优点，尤其白光LED是由半导体构成的PN结器件，所以频率响应速度高，开关速度快，每秒能亮灭10⁶次，所以能传递二进制数码0和1。Lubin Zeng等人的“High Data Rate Multiple Input Multiple Output(MIMO)Optical WirelessCommunications Using White LED Lighting”(IEEE JOURNAL ONSELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS，VOL.27，NO.9，DECEMBER 2009)披露了使用白光LED的数据传输速度最高可达到1Gbits/s。目前，白光LED已经大范围地应用于便携装置中，例如手机，数码相机等，其可作为摄像头的补光灯、闪光灯或便携装置的照明灯等。

光感应器是一种光探测器，也是一种半导体器件，开关速度快。目前诸如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等便携装置也都大范围的使用光感应器，以便其能够察觉环境光线的变化从而控制其工作状态，例如，智能手机可据此控制屏幕显示的亮度。

目前，便携装置使用的短距离通信模式有Wifi、蓝牙和近场通信等，其都需要在便携装置中额外配置对应的芯片。而且这几种通信方式都属于无线电射频通信，其产生的电磁辐射对人体健康不利。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于便携装置的可见光通信系统和方法，以克服现有的便携装置在短距离通信时需要额外芯片成本以及电磁辐射较大的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种可见光通信系统，用于便携装置之间的数据传输，该系统包括至少一个第一便携装置和至少一个第二便携装置，其中所述第一便携装置至少包括一个LED灯，该LED灯在时序上的亮灭状态表示所要传送的数据；所述第二便携装置至少包括一个光感应器，该光感应器能够感应所述LED灯在时序上的亮灭状态，从而接收该亮灭状态表示的数据。

根据本发明的一种具体实施方式，所述第一便携装置还包括一个第一中央处理器，其用于对所要发送的数据进行编码，并根据编码数据控制所述LED灯在时序上的亮灭状态。

根据本发明的一种具体实施方式，所述第一便携装置还包括一个LED驱动装置，其连接于所述LED灯和所述第一中央处理器之间，用于接收所述第一中央处理器传送的编码数据，并将该编码数据转换为控制LED灯在时序上的亮灭状态的LED控制信号，并通过该LED控制信号控制所述LED灯在时序上的亮灭状态。

根据本发明的一种具体实施方式，所述第二便携装置还包括一个第二中央处理器，其用于控制光感应器的启动和关闭，并用于对所接收的所述亮灭状态表示的数据进行解码，从而获得从所述第一便携装置传送的数据。

根据本发明的一种具体实施方式，所述第二便携装置至少为两个，该至少两个第二便携装置用于同时接收所述第一便携装置所传送的数据。

根据本发明的一种具体实施方式，所述LED灯是由白光LED构成的。

本发明还提出一种可见光通信方法，用于便携装置之间的数据传输，其中，至少一个第一便携装置，其包括一个LED灯，至少一个第二便携装置，其包括一个光感应器，该方法包括如下步骤：所述第一便携装置通过所述LED在时序上的亮灭状态发送数据；所述第二便携装置通过光感应器感应所述LED在时序上的亮灭状态，由此接收数据。

根据本发明的一种具体实施方式，在所述发送数据的步骤之前还包括对数据进行编码的步骤。

根据本发明的一种具体实施方式，在所述接收数据的步骤之前还包括对数据进行解码的步骤。

(三)有益效果

本发明将白光LED作为便携装置的可见光通信光源，无须增加便携装置的配置，且其数据传输速度最高可达到1Gbits/s，因此具有成本低和效率高的优点。

此外，本发明采用的可见光通信具有无射频辐射、保密性好、不受电磁干扰等诸多优点，而且未来很可能和照明技术和电力线路集成，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明的用于便携装置的可见光通信系统的一个实施例的架构示意图；

图2是图1所示实施例的内部模块示意图；

图3显示了本发明的用于便携装置的可见光通信系统的第二实施例中一个智能手机向其它两个智能手机进行可见光信息传输的示意图。

具体实施方式

本发明利用了现有的便携装置所配置的LED灯和光感应器，以实现便携装置之间的可见光通信。例如对于手机，利用现有的手机普遍配置的LED灯和光感应器，本发明可以实现手机间数据的无线传输和共享。

根据本发明的一种实施方式，便携装置为智能手机，其包括LED灯和光感应器，还包括控制LED灯和光感应器的中央处理器。在该实施方式中，其中一个智能手机的LED灯作为信号发射端，另一智能手机的光感应器作为信号接收端。但是，本发明并不限于应用于智能手机，任何具有LED灯或光感应器，并且具有能够控制LED灯或光感应器的中央处理器的便携式装置均可应用本发明，例如PDA、平板电脑、笔记本电脑、移动音视频播放器或数码相机等等。

根据本发明的一种实施方式，所述LED灯为白光LED构成。白光LED具有高亮度、低功耗、长寿命、频率响应速度高等优点。当然，本发明还可采用别的LED灯，只要LED灯与光感应器是相互配合的，即能实现本发明的可见光通信。

此外，本发明也不仅限于两个便携装置之间的通信。由于可见光的发散性，一个便携装置的LED灯发出的光可以同时被多个其他便携装置的光感应器接收到，由此可实现多个便携装置之间的可见光通信。并且，本发明也不限于同种类的便携式装置之间的通信，只要两个便携式装置分别具有相互配合的LED灯和光感应器就可以实现本发明的可见光通信，例如利用笔记本电脑的用于照明的LED灯与手机之间实现光通信。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1是本发明的用于便携装置的可见光通信系统的一个实施例的架构示意图，图2是其内部模块示意图。如图1和图2所示，在该实施例中，便携装置实现为智能手机，并且在该系统中，至少包括两个智能手机，即第一智能手机1和第二智能手机2。其中第一智能手机1至少包括一个LED灯3和一个第一中央处理器5，第一中央处理器5用于对所要发送的数据进行编码，并根据编码的数据控制所述LED灯3在时序上的亮灭状态，由此实现数据的发送；第二智能手机2至少包括一个光感应器4和一个第二中央处理器6，光感应器4能够感应LED灯的亮灭状态，且第二中央处理器6用于控制光感应器4的启动和关闭，并用于对所接收的所述亮灭状态表示的数据进行解码，从而获得从所述第一智能手机1传送的数据。

在该实施例中，第一智能手机1还包括一个LED驱动装置7，其连接于所述LED灯3和第一中央处理器5之间，用于接收第一中央处理器5传送的编码数据，将编码数据转换为控制LED灯在时序上的亮灭状态的LED控制信号，并通过该控制信号控制LED灯3在时序上的亮灭状态。当第二智能手机2的靠近第一智能手机时，并且将光感应器4所处的位置位于能够接收第一智能手机1的LED灯3发出的可见光时，该光感应器4将接收到的可见光在时序上的亮灭状态转换为数字信号并将其传送到第二智能手机2的第二中央处理器，第二中央处理器6将所接收的数字信号进行解码，从而获得从第一智能手机1发送的信息内容。

本发明的系统在对可见光信息进行传输收时遵循指定的协议。所述的协议是用来定义可见光信息在传输时的控制和编码、解码规范。由此，当第一智能手机1通过一种传输协议进行传输时，第二智能手机2只有通过相同的传输协议才能对其传送的可见光信息进行有效的接收。

根据本发明，用于控制信息传输的方法通过软件的方式来实现，软件可以保存在智能手机的存储设备中，或者外接的存储设备中；并且，所传送和接收的信息也可保存在智能手机的存储设备中或者外接存储卡中。在该实施例中，用于控制信息传输的软件和所要传送的信息均保存在第一智能手机1的存储设备(图中未示出)中。第一中央处理器通过调用该软件和要传输的信息来实现对LED灯的控制，从而达到传输信息的目的。同样，第二智能手机2中用于接收所传输的信息的方法和接收到的信息也保存在第二智能手机2的存储设备中。

当使用本发明的系统时，用户打开第一智能手机1的应用软件，通过该软件选择需要发送的多媒体等文件数据，然后选择确认发送。第一中央处理器5就把该文件的数据以预定编码方式转换成相应的二进制比特流，然后发送给LED驱动装置7。LED驱动装置7根据比特流发出控制信号给LED灯3，使LED灯3点亮和熄灭(分别代表二进制数码1和0)，以发出光信息给视距内的第二智能手机2的光感应器4。光感应器4将接收到的光信号转化为数字信号发送给第二中央处理器6。第二中央处理器6以预定解码方式将该数字信号解码为所发送的文件的数据。当用户在第二智能手机中打开应用软件并选择确认接收时，就完成了第一智能手机1和第二智能手机2在视距内的可见光无线数据传输。

根据本发明，由于可见光的发散性，利用同样的原理，一个便携装置可同时与多个智能手机完成数据传输。图3显示了本发明的第二实施例中一个智能手机向其它两个智能手机进行可见光信息传输的示意图。在该第二实施例中，本发明的系统还包括第三智能手机2’，其具有与第二智能手机完全相同的配置。由此，当第一智能手机1传输信息时，位于第一智能手机1的LED灯3的视距内的第二智能手机2和第三智能手机2’可同时接收所传输的信息。当然，本发明并不限于此，根据相同的原理，本发明可以实现一个智能手机向任意多个智能手机之间进行可见光传输，只要这些智能手机位于LED灯的视距之内。

以上描述了利用可见光在多个便携装置之间进行信息传输的系统的结构和方法，对于本发明的可见光信息进行传输时的控制方法和编、解码方法，可采用现有技术中已经成熟的控制方法和编码、解码技术，也可在现有技术的基础上进行适当变换，这对于本领域技术人员来说都是容易实现的，因此在此不再赘述。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种可见光通信系统，用于便携装置之间的数据传输，其特征在于，该系统包括至少一个第一便携装置(1)和至少一个第二便携装置(2)，其中

所述第一便携装置至少包括一个LED灯(3)，该LED灯在时序上的亮灭状态表示所要传送的数据；

所述第二便携装置至少包括一个光感应器(4)，该光感应器能够感应所述LED灯在时序上的亮灭状态，从而接收该亮灭状态表示的数据。

2.如权利要求1所述的可见光通信系统，其特征在于，所述第一便携装置还包括一个第一中央处理器(5)，其用于对所要发送的数据进行编码，并根据编码数据控制所述LED灯在时序上的亮灭状态。

3.如权利要求2所述的可见光通信系统，其特征在于，所述第一便携装置还包括一个LED驱动装置(7)，其连接于所述LED灯和所述第一中央处理器之间，用于接收所述第一中央处理器传送的编码数据，并将该编码数据转换为控制LED灯在时序上的亮灭状态的LED控制信号，并通过该LED控制信号控制所述LED灯在时序上的亮灭状态。

4.如权利要求1所述的可见光通信系统，其特征在于，所述第二便携装置还包括一个第二中央处理器(6)，其用于控制光感应器的启动和关闭，并用于对所接收的所述亮灭状态表示的数据进行解码，从而获得从所述第一便携装置传送的数据。

5.如权利要求1-4中任一项所述的可见光通信系统，其特征在于，所述第二便携装置至少为两个，该至少两个第二便携装置用于同时接收所述第一便携装置所传送的数据。

6.如权利要求1-4中任一项所述的可见光通信系统，其特征在于，所述LED灯是由白光LED构成的。

7.一种可见光通信方法，用于便携装置之间的数据传输，其中，至少一个第一便携装置(1)，其包括一个LED灯(3)，至少一个第二便携装置(2)，其包括一个光感应器(4)，其特征在于，该方法包括如下步骤：

所述第一便携装置通过所述LED在时序上的亮灭状态发送数据；

所述第二便携装置通过光感应器感应所述LED在时序上的亮灭状态，由此接收数据。

8.如权利要求7所述的可见光通信方法，其特征在于，在所述发送数据的步骤之前还包括对数据进行编码的步骤。

9.如权利要求7所述的可见光通信方法，其特征在于，在所述接收数据的步骤之前还包括对数据进行解码的步骤。

10.如权利要求7-9中任一项所述的可见光通信方法，其特征在于，所述LED灯是由白光LED构成的。