CN103873142A - 可见光通信的数据发送、接收方法及装置、传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可见光通信的数据发送、接收方法及装置、传输系统。其中，上述数据发送方法包括：将待发送的一个数据流映射为多层信号；将多层信号传输至与多层信号相对应的光发射源模块中进行发送。采用本发明提供的上述技术方案，解决了相关技术中，可见光通信方案的通信效率较低等技术问题，从而提高了可见光通信中的数据吞吐量，进而提高了数据传输效率。

Description

可见光通信的数据发送、接收方法及装置、传输系统

技术领域

本发明涉及光通信领域，具体而言，涉及一种可见光通信的数据发送、接收方法及装置、传输系统。

背景技术

使用可见光的无线通信技术近年来受到学术界和产业界的关注。尤其是，随着发光二极管（light-emitting diode，简称为LED)之类的发光元件的照明设备已经迅速地得到广泛使用，利用半导体LED在实现照明的同时，实现无线通信网络覆盖的可行性研究正在许多相关企业进行，可见光通信与无线传感网络、无线局域网（Wireless Local Area Network，简称为WLAN）以及电力线通信系统相结合的合适途径也在探讨中。已经可以证实这种通信方式将是未来可选的短距超宽带通信方式之一。

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（Laser diode，简称为LD)或超辐射发光二极管（Super Laser diode，简称为SLD)被推荐为候选。在光通信中的数据速率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。

实现可见光LED通信的基本原理是以传送数据对所发光进行某种调制，比如脉冲宽度调制（Pulse-Width Modulation，简称为PWM）、脉冲相位（位置）/频率调制（Pulse Phase[Position]Modulation，简称为PPM）或者脉冲幅度调制（Pulse Amplitude Modulation PAM）。这种调制的光能量通过空间信道传输并被目标装置上的光电探测器（传感器）接收，光电探测器将光信号转换为电信号后经过后续处理再解调出所发送的数据。可以是在设计上附加有这种功能的普通便携设备，如手机、数码相机、笔记本电脑等。

随着可见光通信技术的发展，对可见光通信的数据传输效率要求越来越高，相关技术中的可见光通信方案有可能不会满足对数据传输效率要求较高的应用场景。

针对相关技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中，可见光通信方案的数据传输效率较低等技术问题，本发明提供了一种可见光通信的数据发送、接收方法及装置、传输系统，以至少解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种可见光通信的数据发送方法，包括：将待发送的一个数据流映射为多层信号；将多层信号传输至与多层信号相对应的光发射源模块中进行发送。

优选地，上述多层信号中的每一层信号与每个光发射源模块是一一对应的。

根据本发明的另一个方面，提供了一种可见光通信的数据接收方法，包括：分别接收各个光发射源模块发送的多层信号，其中，多层信号为通过多层信号的发送侧将待发送的一个数据流进行映射得到；将多层信号合并为数据流。

优选地，上述多层信号中的每一层信号与每个光发射模块是一一对应的。

优选地，分别接收各个光发射源模块发送的多层信号，包括：通过多个光接收模块分别接收各个光发射源模块发送的多层信号，其中，光接收模块的数目与光发射模块的数目相同。

根据本发明的又一个方面，提供了一种可见光通信的数据发送装置，包括：映射模块，用于将待发送的一个数据流映射为多层信号；发送模块，用于将多层信号传输至与多层信号相对应的光发射源模块中进行发送。

优选地，上述发送模块，用于在多层信号中的每一层信号与每个光发射源模块一一对应时，发送多层信号。

根据本发明的又一个方面，提供了一种可见光通信的数据接收装置，包括：接收模块，用于分别接收各个光发射源模块发送的多层信号，其中，多层信号为通过多层信号的发送侧将待发送的一个数据流进行映射得到；合并模块，用于将多层信号合并为数据流。

优选地，上述接收模块，用于通过多个光接收模块分别接收各个光发射源模块发送的多层信号，其中，光接收模块的数目与光发射模块的数目相同。

根据本发明的再一个方面，提供了一种可见光通信的数据传输系统，包括：层映射模块，用于将待发送的一个数据流映射为多层信号；多个光发射源模块，用于将多层信号转换为光信号进行发送；多个光接收模块，用于分别接收光发射源模块发送的光信号并将光信号转换为电信号；检测模块，用于对多个光接收模块接收的多层信号进行联合检测，并将检测到的多层信号进行合并。

通过本发明，采用将待发送的一个数据流进行分层，并将分层后的信号分层传输的技术手段，解决了相关技术中，可见光通信方案的通信效率较低等技术问题，从而提高了可见光通信中的数据吞吐量，进而提高了数据传输效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明实施例1的可见光通信的数据发送方法的流程图；

图2为根据本发明实施例1的一个数据流分层时的数据映射关系图；

图3为根据本发明实施例1的可见光通信的数据发送装置的结构框图；

图4为根据本发明实施例2的可见光通信的数据接收方法的流程图；

图5为根据本发明实施例2的可见光通信的数据接收装置的结构框图；

图6为根据本发明实施例3的可见光通信的数据传输系统的结构框图；

图7为根据本发明实施例3的可见光通信的数据传输系统的另一结构框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

考虑到相关技术中，可见光通信方案的数据传输效率较低等技术问题，以下结合实施例提供了相关的解决方案，现详细说明。以下实施例的设计出发点在于，由于现有的可见光通信数据传输效率较低，多输入多输出（Multiple Input Multiple Output，简称为MIMO）技术有可能成为各个场合的主流应用方式，同时各种配备了摄像头的便携设备也会越来越多。利用各种LED作为信息发布系统，各种便携/移动终端作为接收系统，是一种简便的通信方式。类似无线局域网的构成，而便携终端构成网络中的节点，也就是说可见光通信技术可以作为局域网技术或接入网应用的底层技术。

以下实施例的主要设计思想在于，多个可见光发射光源（即光发射源模块）作为多层信号的发射单元，用来进行电光转换。多个可见光接收原件（即光接收模块）作为多层信号的接收单元，用来进行光电转换。发射单元与接收单元之间可以是一一对应的关系，也可以是一对多的关系。上述MIMO的含义是通过多个光通道发送和接收属于同一用户的同一数据流的并行数据。

实施例1

图1为根据本发明实施例1的可见光通信的数据发送方法的流程图。如图1所示，该方法包括：

步骤S102，将待发送的一个数据流映射为多层信号；

步骤S104，将多层信号传输至与多层信号相对应的光发射源模块中进行发送。

通过上述处理过程，由于对待发送的数据流进行了分层发送（即对分层信号进行分层并行发送），因此，提高了数据传输效率。

在步骤S102中，将一个数据流映射为多层信号的方式有多种，例如可以采用以下方式实现：一个单一的数据流经过编码和调制后被分成n（n为正整数）个层信号之后，进入n个发射支路，最后通过光发射源模块将分层后的调制信号发射出去。具体如下：

设发射光源数为n，1个数据流需要映射到n个发射光源上，依次将数据流的第1至n个数据符合映射到n个层上，如图2所示，第一个数据A1映射到第一个层上，第二个数据A2映射到第二个层上，第n个数据An映射到第n个层上，第n+1个数据映射到第1个层上，依此类推，完成1个数据流到n个层之间的信号映射。

在本实施例中，多层信号中的每一层信号与每个光发射源模块可以是一一对应的。

在本实施例中还提供了一种可见光通信的数据发送装置，用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述，下面对该装置中涉及到的模块进行说明。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。图3为根据本发明实施例1的可见光通信的数据发送装置的结构框图。如图3所示，该装置包括：

映射模块30，连接至发送模块32，用于将待发送的一个数据流映射为多层信号；

发送模块32，用于将上述多层信号传输至与多层信号相对应的光发射源模块中进行发送。此处的光发射源模块可以包括但不限于LED。

该映射模块30或发送模块32完成的功能并不限于上述描述，例如还可以包括对分层信号进行编码、调制等。

通过上述各个模块实现的功能，同样可以对待发送的数据流进行了分层发送，同样可以提高可见光通信的数据传输效率。

在本实施例的一个优选实施方式中，上述发送模块32，还用于在多层信号中的每一层信号与每个光发射源模块一一对应时，发送上述多层信号。

实施例2

本实施例与实施例1相对应，从光信号的接收侧进行说明。图4为根据本发明实施例2的可见光通信的数据接收方法的流程图。如图4所示，该方法包括：

步骤S402，分别接收各个光发射源模块发送的多层信号，其中，多层信号通过多层信号的发送侧将待发送的一个数据流进行映射得到；

步骤S404，将上述多层信号合并为上述数据流。

通过上述处理步骤，由于可以分层接收上述分层信号，因此，提高了可见光通信的数据接收效率，进一步提高了数据传输效率。

和实施例1相同，在本实施例中，多层信号中的每一层信号与每个光发射模块也可以是一一对应的关系。

在本实施例中，通过多个光接收模块分别接收各个光发射源模块发送的多层信号，其中，光接收模块的数目与光发射模块的数目是相同的。

在本实施例中，还提供了一种可见光通信的数据接收装置，如图5所示，该装置包括：

接收模块50，连接至合并模块52，用于分别接收各个光发射源模块发送的多层信号，其中，多层信号通过多层信号的发送侧将待发送的一个数据流进行映射得到；

合并模块52，用于将多层信号合并为数据流。需要说明的是，该合并模块完成的功能可以不限于此，例如还可以包括对多层信号进行滤波，解调等

上述接收模块52，用于通过多个光接收模块分别接收各个光发射源模块发送的多层信号，其中，光接收模块的数目与光发射模块的数目相同。

实施例3

本实施例提供一种可见光通信的数据传输系统，如图6所示，该系统包括：

层映射模块60，连接至光发射源模块62，用于将待发送的一个数据流映射为多层信号；

多个光发射源模块62，连接至光接收模块64，用于将多层信号转换为光信号进行发送。需要说明的是，图6中为描述方便，仅示出了一个光发射源模块62与相关模块的连接方式，但是，光发射源模块62并不限于一个，在光发射源模块62为多个时，其和相关模块的连接方式是相同的。

多个光接收模块64，连接至检测模块66，用于分别接收光发射源模块发送的光信号并将光信号转换为电信号。需要说明的是，图6中为描述方便，仅示出了一个光发射源模块62与相关模块的连接方式，但是，光发射源模块62并不限于一个，在光发射源模块62为多个时，其和相关模块的连接方式是相同的。；

检测模块66，用于对多个光接收模块接收的多层信号进行联合检测，并将检测到的多层信号进行合并。

在本实施例中，虽然可以通过上述各个模块，完成待发送数据流的基本传输，但是，为了保证传输过程和接收的准确性等，还需要对分层信号进行调制、解调滤波等，因此，在本实施例中提供了一种上述系统的优选实施方式，具体如下：

如图7所示，可见光通信的数据传输系统包括：

信源70：在本实施例中，信源是一个数据流，即该信源70用于产生上述数据流。

编码模块72：对上述数据流进行编码，并将编码后的数据流输出至调制模块74。

调制模块74：对编码后的数据流进行调制，并输出至多入多出层映射模块76。

多入多出层映射模块76：调制后的上述数据流经过多入多出层映射模块76后，输出为n个层信号的信号，这样传输数据流的吞吐量为不分层情况的n倍。

光驱动电路模块78：n个层信号通过该模块进行驱动，分别输出至n个光发射源模块80。

光发射源80（相当于光发射源模块62）：该模块将电信号转换为光信号，完成电光转换的功能，进行发送。

光接收原件82：用于将光信号转换为电信号，完成光电转换的功能，进行接收。光接收原件82有m个。（典型应用场景是n=m），n，m均为正整数。

滤波整形电路84：对接收到的m路电信号进行滤波，提取有用信号，输出至多入多出检测模块86。

多入多出检测模块86（相当于检测模块66）：对接收到的m个层的信号进行联合检测，将检测得到的信号合并为一个数据流进行输出。

解调模块88：为调制模块74的逆模块。

解码模块90：为编码模块72的逆模块。

信宿92：对数据流完成接收。

通过上述描述可以看出，上述实施例实现了一下有益效果：由于对于一个数据流进行分层传输，分层后传输数据吞吐量增加了n（n为分层的层数，且为正整数）倍，大大提高了数据传输效率。

在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。

在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可见光通信的数据发送方法，其特征在于，包括：

将待发送的一个数据流映射为多层信号；

将所述多层信号传输至与所述多层信号相对应的光发射源模块中进行发送。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多层信号中的每一层信号与每个所述光发射源模块是一一对应的。

3.一种可见光通信的数据接收方法，其特征在于，包括：

分别接收各个光发射源模块发送的多层信号，其中，所述多层信号为通过所述多层信号的发送侧将待发送的一个数据流进行映射得到；

将所述多层信号合并为所述数据流。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述多层信号中的每一层信号与每个所述光发射模块是一一对应的。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，分别接收各个光发射源模块发送的多层信号，包括：

通过多个光接收模块分别接收各个光发射源模块发送的多层信号，其中，所述光接收模块的数目与所述光发射模块的数目相同。

6.一种可见光通信的数据发送装置，其特征在于，包括：

映射模块，用于将待发送的一个数据流映射为多层信号；

发送模块，用于将所述多层信号传输至与所述多层信号相对应的光发射源模块中进行发送。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述发送模块，用于在所述多层信号中的每一层信号与每个所述光发射源模块一一对应时，发送所述多层信号。

8.一种可见光通信的数据接收装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于分别接收各个光发射源模块发送的多层信号，其中，所述多层信号为通过所述多层信号的发送侧将待发送的一个数据流进行映射得到；

合并模块，用于将所述多层信号合并为所述数据流。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述接收模块，用于通过多个光接收模块分别接收各个光发射源模块发送的多层信号，其中，所述光接收模块的数目与所述光发射模块的数目相同。

10.一种可见光通信的数据传输系统，其特征在于，包括：

层映射模块，用于将待发送的一个数据流映射为多层信号；

多个光发射源模块，用于将所述多层信号转换为光信号进行发送；

多个光接收模块，用于分别接收所述光发射源模块发送的所述光信号并将所述光信号转换为电信号；

检测模块，用于对所述多个光接收模块接收的所述多层信号进行联合检测，并将检测到的多层信号进行合并。

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