CN105027472B - 解码低速率可见光通信信号的方法及设备 - Google Patents

解码低速率可见光通信信号的方法及设备 Download PDF

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Abstract

本发明描述与检测低速率可见光通信VLC信号及恢复通过所述VLC信号传达的信息相关的方法及设备。各种方法及设备较适用于其中装置(例如，智能手机)包含使用滚动快门的相机的实施例。所述滚动快门便于所接收低速率时变VLC信号的不同时间快照的收集，其中帧的图像传感器中的不同像素行对应于不同时间快照。在一些实施例中，解调用于从可传达的多个可能替代频调之中恢复并识别在一帧中传达的单一频调，每一不同频调对应于信息位的不同集合。

Description

解码低速率可见光通信信号的方法及设备
交叉参考
本专利申请案请求2013年3月14日申请且颁予本受让人的Jovicic等人的标题为“Method and Apparatus of Decoding Low-Rate Visible Light CommunicationSignals”的美国专利申请案第13/802,733号的优先权。
技术领域
各种实施例是针对可见光通信，并且更具体地说，涉及使用包含相机的装置恢复及解码低速率VLC信号。
背景技术
能够产生白光的发光二极管(LED)预计将来成为商业及住宅领域中的主要照明源。LED照明系统提供针对大范围应用传达可见光通信(VLC)信令的机会。
在许多应用中，存在或预期将存在对于解码低速率可见光通信消息的需求。预想的使用情况包含(例如)室内定位、建筑物/网络存取的安全性、扩增显示器、、移动装置配对等。可建构特殊专用VLC接收器装置来检测并解码VLC信号。令人遗憾的是，使用特殊专用VLC接收器装置可能很昂贵，并且特殊VLC接收器装置可并未广泛分布在一般人群中。将有利的是开发新的方法及设备以使得通常可用的装置或稍微修改的通常可用的装置(例如，智能手机)可用于恢复低速率VLC通信消息及/或通过VLC信号传达的其它信息。
发明内容
各种实施例是针对与检测低速率可见光通信(VLC)信号及恢复通过VLC信号传达的信息相关的方法及设备。在一些实施例中，通过配备有相机的装置(例如，智能手机)执行所述VLC信号的检测。在至少一些此类实施例中，在相机充当VLC接收器的情况下，在接收器处不需要额外光电检测硬件。各种示范性方法及设备较适用于装置(例如，智能手机)包含使用滚动快门的相机的实施例。所述滚动快门便于所接收低速率时变VLC信号的不同时间快照的收集，其中帧的图像传感器中的不同像素行对应于不同时间快照。在一些实施例中，解调用于从可传达的多个可能替代频调(例如，频率)之中恢复并识别在帧中传达的单一频调(例如，频率)，每一不同频调对应于信息位的不同集合。在一些其它实施例中，适时地从光脉冲的位置解调信息位。在一些此类实施例中，脉冲位置调制(PPM)用于传递信息位。
根据一些实施例的一种使用包含相机的装置从可见光通信(VLC)信号接收并恢复信息的示范性方法包含：将对应于图像传感器的第一区域的每一行像素值中的像素值求和来产生像素值总和的第一阵列，所述像素值总和中的至少一些表示从所述VLC光信号的不同部分恢复的能量，所述不同部分在不同时间并以不同强度输出；及对像素值总和的第一阵列执行第一解调操作来恢复通过VLC信号传达的信息。根据一些实施例的一种包含相机的示范性装置，其从可见光通信(VLC)信号接收并恢复信息，其包含：图像传感器；至少一个处理器，其耦合到所述图像传感器，所述处理器经配置以：将对应于图像传感器的第一区域的每一行像素值中的像素值求和来产生像素值总和的第一阵列，所述像素值总和中的至少一些表示从所述VLC光信号的不同部分恢复的能量，所述不同部分在不同时间并以不同强度输出；及对像素值总和的第一阵列执行第一解调操作来恢复通过VLC信号传达的信息。包含相机的所述示范性装置进一步包含耦合到所述至少一个处理器的存储器。
尽管已经在以上发明内容中论述了各种实施例，但应了解，未必所有实施例均包含相同特征，且上文所描述的特征中的一些并非是必要的，但在一些实施例中可能是理想的。在以下详细描述中论述众多额外特征、实施例及各种实施例的益处。
附图说明
图1包含根据示范性实施例的支持VLC通信的示范性通信系统。
图2A为根据示范性实施例的一种操作包含相机的装置来从可见光通信(VLC)信号接收并恢复信息的示范性方法的流程图的第一部分。
图2B为根据示范性实施例的一种操作包含相机的装置来从可见光通信(VLC)信号接收并恢复信息的示范性方法的流程图的第二部分。
图2C为根据示范性实施例的一种操作包含相机的装置来从可见光通信(VLC)信号接收并恢复信息的示范性方法的流程图的第三部分。
图3为根据各种示范性实施例的包含相机的示范性装置的图式。
图4A为说明模块的组合件的第一部分的图式，所述组合件可用于并且在一些实施例中用于图3中所说明的包含相机的示范性装置中。
图4B为说明模块的组合件的第二部分的图式，所述组合件可用于并且在一些实施例中用于图3中所说明的包含相机的示范性装置中。
图4C为说明模块的组合件的第三部分的图式，所述组合件可用于并且在一些实施例中用于图3中所说明的包含相机的示范性装置中。
图5A为根据各种示范性实施例的一种使用包含相机的装置来从可见光通信(VLC)信号接收并恢复信息的示范性方法的流程图的第一部分。
图5B为根据各种示范性实施例的一种使用包含相机的装置来从可见光通信(VLC)信号接收并恢复信息的示范性方法的流程图的第二部分。
图6A为说明模块的组合件的第一部分的图式，所述组合件可用于并且在一些实施例中用于图3中所说明的包含相机的示范性装置中。
图6B为说明模块的组合件的第二部分的图式，所述组合件可用于并且在一些实施例中用于图3中所说明的包含相机的示范性装置中。
图7包含说明根据示范性实施例的示范性图像传感器、其中VLC信号在第一帧时间期间可见的图像传感器的所识别区域及对应产生的像素值总和阵列的图式。
图8说明了说明根据示范性实施例的示范性图像传感器、其中VLC信号在第二帧时间期间可见的图像传感器的所识别区域及对应产生的像素值总和阵列的图式。
图9包含说明根据示范性实施例的VLC信令帧结构、对应于每一帧的示范性信令及频调与位模式查找表的图式。
图10包含说明根据示范性实施例的示范性VLC信令帧结构、对应于每一帧的示范性信令及频调与位模式查找表的图式。
图11包含说明帧的视场中的各行像素值的经恢复总和的示范性绘图及指示通过VLC信号在所述帧中传达的所识别频调(频率)的绘图。
具体实施方式
图1包含根据示范性实施例的支持VLC通信的示范性通信系统100。示范性通信系统100包含了包含相机的多个装置(包含相机1 114(例如，智能手机1)的装置1 102、…、包含相机N 124(例如，智能手机N)的装置N 104)、多个VLC存取点(VLC存取点1106、…、VLC存取点N 108)及多个无线基站(无线基站1110、…、无线基站N 112)。在一些实施例中，VLC存取点为发光二极管(LED)存取点。在一些实施例中，VLC存取点中的至少一些用来照射房间的区域及使用VLC信号传达信息。示范性通信系统100进一步包含多个电力线通信(PLC)网关装置，例如PLC网关105。PLC网关装置105通过电力线链路107耦合到VLC存取点N 108。
装置1102及装置N 104为可通过系统100移动的移动通信装置。在不同时间，移动通信装置(102、…、104)可在系统中的不同位置处并且可在不同集合的VLC存取点及无线基站的范围中。
装置1102(例如，智能手机)包含通过总线146耦合在一起的相机114、处理器116、存储器118、无线电接口120及网络接口模块122，所述各种元件(114、116、118、120、122)可在所述总线上互换数据及信息。装置N 104(例如，智能手机)包含通过总线147耦合在一起的相机124、处理器126、存储器128、无线电接口130及网络接口模块132，所述各种元件(124、126、128、130、132)可在所述总线上互换数据及信息。
VLC存取点1106产生并发射VLC信号150。在一个实例中，VLC信号150传达对应于VLC存取点1106的标识符。由装置1102检测并处理VLC信号150。以VLC信号150传达的所恢复数据可在并且有时确实在通过天线121发射的输出上行链路信号152中传达到无线基站1110。装置1102还从无线基站1110接收下行链路信号154。
PLC网关装置105通过因特网及/或包含其它网络节点的回程网络接收待传达给装置N 104的信息。PLC网关装置105通过PLC信号在电力线107上将信息传达到VLC存取点N108。VLC存取点N 108从所接收的PLC信号恢复待传达给装置N 104的信息并将待传达给装置N 104的信息编码到VLC信号156中。VLC存取点N 108发射所产生的VLC信号156到装置N104。由装置N 104检测并处理VLC信号156。以VLC信号156传达的所恢复数据可在并且有时确实在通过天线131发射的输出上行链路信号158中传达到无线基站N 112。装置N 104还从无线基站N 112接收下行链路信号160。
包括图2A、图2B及图2C的组合的图2为根据各种示范性实施例的一种操作包含相机的装置来从可见光通信(VLC)信号接收并恢复信息的示范性方法的流程图200。相机为(例如)带有滚动快门的相机。在不同实施例中，包含相机的装置为(例如)智能手机。在一些实施例中，相机支持在启用时停用自动曝光的自动曝光锁。在自动曝光模式中，曝光时间将通常随光强度变化，这对于从VLC信号恢复信息是非理想的。示范性方法的操作在步骤202中开始，其中将相机通电及初始化。
操作从步骤202前进到步骤204，其中装置激活自动曝光锁。操作从步骤204前进到步骤206，其中装置使用固定曝光时间设定俘获像素值。在一些实施例中，固定曝光设定由相机预定，例如，30帧每秒(fps)。至关重要的是使得不同行及帧的曝光时间均匀，以使得取样的频率并不影响所恢复符号的确定频率，例如，从而避免由于改变抽样时间引起的频率移位。操作从步骤206前进到步骤208。在步骤208中，装置检测包含预定数目的符号的码字的开始。步骤208包含步骤210及212。在步骤210中，装置检测持续时间等于或小于帧的所述持续时间的预定VLC同步信号。在一些实施例中，预定同步信号为标称低强度光输出。在一些其它实施例中，预定同步信号为完全断开光输出(fully off light output)。在不同实施例中，标称低强度光输出代替完全断开信号用于同步，因为其较不会干扰附近的人类观察者。在一些其它实施例中，同步信号为其模式对于接收器已知的一系列光强度脉冲。操作从步骤210前进到步骤212。在步骤212中，装置将所述VLC同步信号解译为码字的开始的标识符。操作通过连接节点A 214从步骤208前进到步骤216。
在步骤216中，装置将图像传感器中的像素传感器元件的第一子集识别为所述传感器的第一区域，其中所述VLC信号在第一帧期间可见。操作从步骤216前进到步骤218。在步骤218中，装置将对应于像素传感器的第一区域的每一行像素值中的像素值求和来产生像素值总和的第一阵列，所述像素值总和中的至少一些表示从所述VLC光信号的不同部分恢复的能量，所述不同部分在不同时间并以不同强度输出。操作从步骤218前进到步骤220。在步骤220中，装置对像素值总和的所述第一阵列执行第一解调操作来恢复通过所述VLC信号传达的信息。
在一些实施例中，所恢复信息包含第一符号值，在一段时间内从所述VLC信号恢复不同信息。在一些实施例中，像素值总和的第一阵列表示在一段时间内得出的时间循序光信号能量测量值阵列。
在一些实施例中，对应于产生所述第一符号值的第一符号的VLC信号的部分的持续时间等于或小于由图像传感器所俘获的帧的持续时间。
在一些实施例中，步骤220包含步骤222及224。在其它实施例中，步骤220包含步骤226及228。
在一些实施例中，所发射的VLC信号包含对应于等于或大于150Hz的频调频率的纯频调或方形波，并且所述VLC信号的最低频率分量为150Hz或更大。在一些实施例中，所发射的VLC信号包含对应于等于大于150Hz的频调频率的纯频调或方形波，并且所述VLC信号的最低频率分量大于150Hz。在一些实施例中，所发射的VLC信号为具有二元振幅的数字调制信号(接通或断开)。在一些此类实施例中，所发射的VLC信号为具有二元接通-断开信号的数字调制信号，其频率含量为至少150Hz。返回到步骤222，在步骤222中，装置确定传达的频调的频率，每一替代频率对应于不同符号值。操作从步骤222前进到步骤224。在步骤224中，装置确定根据预定映射关系对应于所确定的频调频率的位序列。
在一些其它实施例中，解调光强度脉冲的适时位置并将其映射到信息位。在一些此类实施例中，码字为所述经恢复位序列。
返回到步骤226，在步骤226中，装置执行以下中的一者来恢复经调制符号：OFDM解调、CDMA解调、脉冲位置调制(PPM)解调或接通-断开键控解调。操作从步骤226前进到步骤228，其中装置根据符号到位的预定映射关系从所恢复调制符号确定位序列。
操作通过连接节点B 230从步骤220前进到步骤232。在步骤232中，装置执行额外帧处理并由此产生符号值。操作从步骤232前进到步骤234。在步骤234中，相机从由额外帧处理产生的符号值恢复额外信息位。操作从步骤234前进到步骤236。
在步骤236中，装置识别对应于图像传感器中的像素传感器元件的第二子集的所述传感器的第二区域，其中所述VLC信号在第二时间帧期间可见，所述第一及第二区域不同。在不同实施例中，装置识别图像传感器的第二区域，因为包含相机的装置已相对于VLC发射器装置(例如，发射VLC信号的VLC存取点)移动。在一些此类实施例中，装置响应于相机的所检测运动(例如，自动检测运动)识别图像传感器的第二区域。在一些此类实施例中，装置响应于未能从先前处理的帧成功地恢复信息而识别图像传感器的第二区域。操作从步骤236前进到步骤238。在步骤238中，装置将对应于像素传感器的第二区域的每一行像素值中的像素值求和来产生像素值总和的第二阵列，所述像素值总和中的至少一些表示从所述VLC光信号的不同部分恢复的能量，所述不同部分在不同时间并以不同强度输出。操作从步骤238前进到步骤240。在步骤240中，装置对像素值总和的所述第二阵列执行第二解调操作来恢复通过所述VLC信号传达的信息。在一些实施例中，步骤240包含步骤242及244。在其它实施例中，步骤240包含步骤246及248。
返回到步骤242，在步骤242中，装置确定传达的频调的频率，每一替代频率对应于不同符号值。操作从步骤242前进到步骤244。在步骤224中，装置确定根据预定映射关系对应于所确定的频调频率的位序列。
返回到步骤246，在步骤246中，装置执行以下中的一者来恢复经调制符号：OFDM或CDMA解调、脉冲位置调制(PPM)解调或接通-断开键控解调。操作从步骤246前进到步骤248，其中装置根据符号到位的预定映射关系从所恢复调制符号确定位序列。
操作从步骤240前进到步骤250，其中装置执行更多额外帧处理并由此产生符号。操作从步骤250前进到步骤252。在步骤252中，相机从由更多额外帧处理产生的符号值恢复额外信息位。
在一些实施例中，除VLC同步信号及VLC数据信号之外，装置还接收VLC导频信号。在一些此类实施例中，VLC导频信号为在预定频率下的频调。在一些实施例中，在同步之后的帧中发射VLC导频信号。在不同实施例中，装置测量导频信号频调的频率，将其与预期频率进行比较，并且响应于所检测的偏差量执行调整(例如，校准)，例如，调整取样速率。
在一些实施例中，如果装置不能够检测并成功地解码图像的最明亮区域中的VLC信号，那么装置修订用于识别待处理的图像的区域的测试准则来试图恢复VLC信号。举例来说，装置可识别图像中的第二最明亮连续区域以处理并尝试恢复所传达的VLC信号。
图3为根据各种示范性实施例的包含相机301的示范性装置300的图式。装置300为(例如)图1的系统100的包含相机的装置(装置1102、…、装置N 104)中的一者，例如，智能手机。示范性装置300可并且有时确实实施根据图2的流程图200的方法。
装置300包含通过总线309耦合在一起的相机301、处理器302、存储器304、输入模块306及输出模块308，所述各种元件(301、302、304、306、308)可在所述总线上互换数据及信息。在一些实施例中，存储器304包含例程311及数据/信息313。在一些实施例中，输入模块306及输出模块308位于处理器302内部。
相机301包含镜头350、滚动快门352、作为图像传感器的光电检测器阵列354、滚动快门控制模块356、光电检测器读出模块358、自动曝光锁激活模块360及接口模块362。滚动快门控制模块356与光电检测器读出模块358及接口模块362通过总线364耦合在一起。在一些实施例中，相机301进一步包含自动曝光锁激活模块360。滚动快门控制模块356、光电检测器读出模块358及自动曝光锁激活模块360可并且有时确实通过总线309、接口模块362及总线364从处理器302接收控制消息。光电检测器读出模块358通过总线364、接口模块362及总线309将光电检测器阵列354的读出信息传达到处理器302。因此，图像传感器(光电检测器阵列354)通过光电检测器读出模块358、总线364、接口模块362及总线309耦合到处理器302。
滚动快门控制模块356控制滚动快门350曝光图像传感器的不同行，以在不同时间(例如)在处理器302的方向下方输入光。光电检测器读出模块358输出信息到处理器，例如，对应于图像传感器的像素的像素值。
输入模块306包含无线电接收器模块310及有线及/或光学接收器接口模块314。输出模块308包含无线电发射器模块312及有线及/或光学接收器接口模块316。无线电接收器模块310(例如，支持OFDM及/或CDMA的无线电接收器)通过接收天线318接收输入信号。无线电发射器模块312(例如，支持OFDM及/或CDMA的无线电发射器)通过发射天线320发射输出信号。在一些实施例中，将同一天线用于发射及接收。有线及/或光学接收器接口模块314(例如)通过回程耦合到因特网及/或其它网络节点并接收输入信号。有线及/或光学发射器接口模块316(例如)通过回程耦合到因特网及/或其它网络节点并发射输出信号。
在不同实施例中，处理器302经配置以：将对应于图像传感器的第一区域的每一行像素值中的像素值求和来产生像素值总和的第一阵列，所述像素值总和中的至少一些表示从所述VLC光信号的不同部分恢复的能量，所述不同部分在不同时间并以不同强度输出；及对像素值总和的第一阵列执行第一解调操作来恢复通过VLC信号传达的信息。
在一些实施例中，处理器302经进一步配置以：将图像传感器中的像素传感器元件的第一子集识别为所述传感器的所述第一区域，其中所述VLC信号在第一帧时间期间可见。在一些此类实施例中，处理器经进一步配置以识别对应于图像传感器中的像素传感器元件的第二子集的所述传感器的第二区域，其中所述VLC信号在第二帧时间期间可见，所述第一及第二区域不同。在一些此类实施例中，处理器302经进一步配置以：将对应于图像传感器的第二区域的每一行像素值中的像素值求和来产生像素值总和的第二阵列，第二阵列中的所述像素值总和中的至少一些表示从所述VLC光信号的不同部分恢复的能量，所述不同部分在不同时间并以不同强度输出；及对像素值总和的第二阵列执行第二解调操作来恢复通过VLC信号传达的信息；及其中所述第一解调操作产生第一符号值，并且所述第二解调产生第二符号值。
在不同实施例中，所恢复信息包含第一符号值，并且在一段时间内从所述VLC信号恢复不同信息。在一些实施例中，像素值总和的阵列表示在一段时间内得出的时间循序光信号能量测量值阵列。
在不同实施例中，对应于产生所述第一符号值的第一符号的VLC信号的部分的持续时间等于或小于由所述图像传感器所俘获的帧的持续时间。
在一些实施例中，作为经配置以执行解调操作的部分，处理器302经配置以从多个替代频率之中识别频率。在一些实施例中，所发射的VLC信号包含对应于等于或大于150Hz的频调频率的纯频调或方形波，并且所述VLC信号的最低频率分量为150Hz或更大。在一些实施例中，所发射的VLC信号包含对应于大于150Hz的频调频率的纯频调或方形波，并且所述VLC信号的最低频率分量大于150Hz。在一些实施例中，所发射的VLC信号为具有二元振幅的数字调制信号(接通或断开)。在一些此类实施例中，所发射的VLC信号为具有二元接通-断开信号的数字调制信号，其频率含量为至少150Hz。
在一些实施例中，作为经配置以执行解调操作的部分，处理器302经配置以执行以下中的一者：OFDM解调、CDMA解调、脉冲位置调制(PPM)解调或接通-断开键控解调来恢复调制符号。
在一些实施例中，所述图像传感器为支持在启用时停用自动曝光的自动曝光锁的相机的部分，并且处理器302经进一步配置以：激活所述自动曝光锁；及使用固定曝光时间设定俘获所述像素值。
在一些实施例中，处理器302经进一步配置以检测包含预定数目的符号的码字的开始。在一些此类实施例中，处理器302经配置以：检测持续时间等于或小于帧的持续时间的预定VLC同步信号；及作为经配置以检测码字的开始的部分，将所述VLC同步信号解译为码字的开始的标识符。
包括图4A、图4B及图4C的组合的图4为说明模块的组合件400的图式，所述组合件包括部分A 401、部分B 403及部分C 405的组合，其可并且在一些实施例中是用于图3中所说明的包含相机的示范性装置300中。组合件400中的模块可以在图3的处理器302内的硬件中实施(例如)为个别电路。替代地，所述模块可以在软件中实施且存储在图3中所展示的装置300的存储器304中。在一些此类实施例中，模块的组合件400包含于图3的装置300的存储器304的例程411中。虽然在图3实施例中展示为单一处理器(例如，计算机)，但应了解，处理器302可以实施为一或多个处理器(例如，计算机)。当在软件中实施时，所述模块包含代码，所述代码在由处理器执行时配置处理器(例如，计算机)302以实施对应于所述模块的功能。在一些实施例中，处理器302经配置以实施模块的组合件400中的模块中的每一者。在其中模块的组合件400存储在存储器304中的一些实施例中，存储器304为包括计算机可读媒体(例如，非暂时性计算机可读媒体)的计算机程序产品，所述计算机可读媒体包括代码，例如，用于每一模块的个别代码，所述代码用于引起至少一个计算机(例如，处理器302)实施所述模块与其相对应的功能。
可使用完全基于硬件或完全基于软件的模块。但是，应了解，软件及硬件(例如，电路实施的)模块的任何组合可用于实施所述功能。如应了解，图4中所说明的模块控制及/或配置装置300或其中的元件(例如，处理器302)以执行图2的流程图200的方法中所说明及/或描述的对应步骤的功能。
模块的组合件400包括部分A 401、部分B 403及部分C 405的组合。模块的组合件400包含：经配置以激活自动曝光锁的模块404，经配置以使用固定曝光时间俘获像素值的模块406，及经配置以检测包含预定数目的符号的码字的开始的模块408。模块408包含：经配置以检测持续时间等于或小于帧的持续时间的预定VLC同步信号的模块410，及经配置以将所述VLC同步信号解译为码字的开始的标识符的模块412。
模块的组合件400进一步包含：经配置以将图像传感器中的像素传感器元件的第一子集识别为所述传感器的第一区域的模块416，在所述第一区域中所述VLC信号在第一时间帧期间可见；及经配置以将对应于图像传感器的第一区域的每一行像素值中的像素值总和求和来产生像素值总和的第一阵列的模块418，所述像素值总和中的至少一些表示从所述VLC光信号的不同部分恢复的能量，所述不同部分在不同时间并以不同强度输出。模块的组合件400进一步包含经配置以对像素值总和的第一阵列执行第一解调操作来恢复通过VLC信号传达的信息的模块420。模块420包含：经配置以确定所传达频调的频率的模块422，每一替代频率对应于不同符号值；经配置以确定根据预定映射关系对应于所确定的频调频率的位序列的模块424。模块420进一步包含：经配置以执行以下中的一者来恢复调制符号的模块426：OFDM解调、CDMA解调、脉冲位置调制(PPM)解调或接通-断开键控解调，及经配置以根据符号到位的预定映射关系从恢复的调制符号确定位序列的模块428。
模块的组合件400进一步包含：经配置以执行额外帧处理并由此产生符号值的模块432，经配置以从由额外帧处理产生的符号值恢复额外信息位的模块434。模块的组合件400进一步包含：经配置以识别图像传感器中对应于像素传感器元件的第二子集的所述传感器的第二区域的模块436，在所述区域中所述VLC信号在第二时间帧期间可见，所述第一及第二区域不同；经配置以将对应于图像传感器的第二区域的每一行像素值中的像素值总和求和来产生像素值总和的第二阵列的模块438，所述像素值总和中的至少一些表示从所述VLC光信号的不同部分恢复的能量，所述不同部分在不同时间并以不同强度输出；及经配置以对像素值总和的第二阵列执行第二解调操作来恢复通过VLC信号传达的信息的模块440。模块440包含：经配置以确定所传达频调的频率的模块442，每一替代频率对应于不同符号值；经配置以确定根据预定映射关系对应于所确定的频调频率的位序列的模块444。模块440进一步包含：经配置以执行以下中的一者来恢复调制符号的模块446：OFDM解调、CDMA解调、脉冲位置调制(PPM)解调或接通-断开键控解调，及经配置以根据符号到位的预定映射关系从恢复的调制符号确定位序列的模块448。
模块的组合件400进一步包含：经配置以执行更多额外帧处理并由此产生符号值的模块450，及经配置以从由更多额外帧处理产生的符号值恢复额外信息位的模块452。
在一些实施例中，模块的组合件400进一步包含经配置以检测导频信号的模块454及经配置以响应于所检测导频信号执行调整的模块456。在一些实施例中，模块454估计所检测导频信号频调的频率。在一些实施例中，模块456将从模块454获得的频率估计与导频的预期频率进行比较，并且基于所估计频率与所预期频率的偏差量调节时钟速率及取样速率中的至少一者。在不同实施例中，模块的组合件进一步包含经配置以调整用于识别怀疑传达VLC信号的图像区域的阈值的模块458。
在一些实施例中，第一解调操作产生第一符号值，并且第二解调操作产生第二符号值。在不同实施例中，所恢复信息包含第一符号值，并且在一段时间内从所述VLC信号恢复不同信息。
在一些实施例中，像素值的阵列表示在一段时间内得出的时间循序光信号能量测量值阵列。
在不同实施例中，对应于产生所述第一符号值的第一符号的VLC信号的部分的持续时间等于或小于由图像传感器所俘获的帧的持续时间。在一些实施例中，所发射的VLC信号包含对应于等于或大于150Hz的频调频率的纯频调或方形波，并且所述VLC信号的最低频率分量为150Hz或更大。在一些实施例中，所发射的VLC信号包含对应于大于150Hz的频调频率的纯频调或方形波，并且所述VLC信号的最低频率分量大于150Hz。在一些实施例中，所发射的VLC信号为具有二元振幅的数字调制信号(接通或断开)。在一些此类实施例中，所发射的VLC信号为具有二元接通-断开信号的数字调制信号，其频率含量为至少150Hz。
包括图5A及图5B的组合的图5为根据各种示范性实施例的一种使用包含相机的装置来从可见光通信(VLC)信号接收并恢复信息的示范性方法的流程图500。操作在步骤502中开始，其中将装置通电及初始化。在一些实施例中，所述装置包含自动曝光锁特征，并且操作从步骤502前进到步骤504，其中所述装置激活自动曝光锁。这将帧时序固定在预定时间(例如，30帧每秒(fps))处。操作从步骤504前进到步骤506。返回到步骤502，在一些实施例中，所述装置并不包含自动曝光锁，并且操作从步骤502前进到步骤506。
在步骤506中，装置俘获(例如)对应于一或多个帧的像素值。操作从步骤506前进到步骤508，其中装置识别其中VLC光信号来源可见的像素传感器的视场区域。操作从步骤508前进到步骤510。
在步骤510中，装置检测像素传感器的所识别视场区域中的同步信号。在一些实施例中，所发射的同步信号为无效信号，例如，光发射器关闭达预定时间间隔。在一些实施例中，同步信号为在预定功率电平下发射的低功率信号，例如，光发射器在低电平下发射并且不随时间变化。操作从步骤510前进到步骤512，并且在一些实施例中，前进到步骤514。在步骤514中，所述装置估计DC偏移，例如，在发射同步信号的时间期间像素传感器的所识别视场区域上的背景光强度。
返回到步骤512，在步骤512中，装置基于像素传感器的所识别视场中的同步信号的检测来同步相机帧时序。在一些实施例中，例如，在装置并不包含自动曝光锁能力的实施例中，操作从步骤512前进到步骤516。在其它实施例中，例如，在装置包含自动曝光锁特征的实施例中，操作从步骤512前进到步骤524。
返回到步骤516，在步骤516中，装置在紧接着同步信号之后的帧期间在像素传感器的所识别视场区域中接收导频信号。在一个示范性实施例中，所发射的导频信号为150Hz频调。操作从步骤516前进到步骤518，其中装置基于所检测导频信号估计取样速率。操作从步骤518前进到步骤520，其中装置应用所估计取样速率。
在一个实例中，光发射器发射150Hz的频率下的导频信号。接收器在步骤516中检测导频信号并且在步骤518中估计取样速率。举例来说，考虑到导频经检测在165Hz下而非150Hz下，装置将取样速率从30Hz移位到27Hz(变化10％)来进行补偿(例如，校准装置)。操作通过连接节点A 522从步骤520前进到步骤524。
在步骤524中，装置俘获对应于所接收帧的像素值。操作从步骤524前进到步骤526。在步骤526中，装置将图像传感器中像素传感器元件的子集识别为所述传感器的视场，其中所述VLC信号在对应于所接收的帧的帧时间期间可见。操作从步骤526前进到步骤528。在步骤528中，装置将对应于图像传感器的视场区域的每一行像素值中的像素值求和来产生像素值总和阵列，所述像素值总和中的至少一些表示从所述VLC光信号的不同部分恢复的能量，所述不同部分在不同时间并以不同强度输出。操作从步骤528前进到步骤530。
在步骤530中，装置对像素值总和的阵列执行解调操作来恢复通过VLC信号传达的信息。在一些实施例中，步骤530包含步骤532及步骤534。在其它实施例中，步骤530包含步骤536及步骤538。在步骤532中，装置确定在所述帧期间所传达的频调的频率。操作从步骤532前进到步骤534。在步骤534中，装置确定根据预定映射关系对应于所确定的频调频率的位序列。
返回到步骤536，在步骤536中，装置执行以下中的一者来恢复经调制符号：OFDM解调、CDMA解调、脉冲位置调制(PPM)解调或接通-断开键控解调。操作从步骤536前进到步骤538，其中装置根据符号到位的预定映射关系从所恢复调制符号确定位序列。
操作从步骤530前进到步骤540，其中装置俘获对应于另一帧的像素值。操作从步骤540前进到步骤542，其中装置确定是否在步骤540的所接收帧中检测到同步信号。如果未检测到同步信号，那么操作通过连接节点C 548从步骤542前进到步骤526来开始处理另一所接收帧来从可见光信号恢复信息，例如，额外信息位。
但是，如果在步骤542中检测到同步信号，那么操作从步骤542前进到步骤544，其中装置输出从已处理的数据帧恢复的信息位集合。举例来说，在一个实施例中，串接在同步信号之间从步骤530的每一次重复恢复的信息位以形成码字。
返回到步骤544，操作通过连接节点D 546从步骤544前进到步骤512的输入。
包括图6A及图6B的组合的图6为说明模块的组合件600的图式，所述组合件包括部分A 601及部分B 603的组合，其可并且在一些实施例中是用于图3中所说明的包含相机的示范性装置300。组合件400中的模块可以在图3的处理器302内的硬件中实施(例如)为个别电路。替代地，所述模块可以在软件中实施且存储在图3中所展示的装置300的存储器304中。在一些此类实施例中，模块的组合件600包含于图3的装置300的存储器304的例程311中。虽然在图3实施例中展示为单一处理器(例如，计算机)，但应了解，处理器302可以实施为一或多个处理器(例如，计算机)。当在软件中实施时，所述模块包含代码，所述代码在由处理器执行时配置处理器(例如，计算机)302以实施对应于所述模块的功能。在一些实施例中，处理器302经配置以实施模块的组合件600中的模块中的每一者。在其中模块的组合件600存储在存储器304中的一些实施例中，存储器304为包括计算机可读媒体(例如，非暂时性计算机可读媒体)的计算机程序产品，所述计算机可读媒体包括代码，例如，用于每一模块的个别代码，所述代码用于引起至少一个计算机(例如，处理器302)实施所述模块与其相对应的功能。
可使用完全基于硬件或完全基于软件的模块。但是，应了解，软件和硬件(例如，电路实施的)模块的任何组合可用于实施所述功能。如应了解，图6中所说明的模块控制及/或配置装置300或其中的元件(例如，处理器302)以执行图5的流程图500的方法中所说明及/或描述的对应步骤的功能。
模块的组合件600包含：经配置以俘获像素值的模块606；经配置以识别其中VLC信号来源可见的像素传感器的视场区域的模块608；经配置以在像素帧的所识别视场区域中检测同步信号的模块610；经配置以基于在像素传感器的所识别视场区域中的同步信号的检测同步相机帧时序的模块612；经配置以俘获对应于所接收帧的像素值的模块624；及经配置以将图像传感器中的像素传感器元件的子集识别为所述传感器的视场区域的模块626，在所述区域中所述VLC信号在对应于所接收帧的帧时间期间可见。模块的组合件600进一步包含：经配置以将对应于图像传感器的视场区域的每一行像素值中的像素值求和来产生像素值总和阵列的模块628，所述像素值总和中的至少一些表示从所述VLC光信号的不同部分恢复的能量，所述不同部分在不同时间并以不同强度输出；及经配置以对像素值总和阵列执行解调操作来恢复通过VLC信号传达的信息的模块630。模块630包含：经配置以确定在所述帧期间所传达的频调的频率模块632；及经配置以确定根据预定映射关系对应于所确定的频调频率的位序列的模块634；经配置以执行以下中的一者来恢复调制符号的模块636：OFDM解调、CDMA解调、脉冲位置调制(PPM)解调或接通-断开键控解调；及经配置以根据符号到位的预定映射关系从所恢复的调制符号确定位序列的模块638。模块的组合件600进一步包含：经配置以俘获对应于另一所接收帧的像素值总和的模块640；经配置以确定是否在先前所接收帧中检测到同步信号的模块642；经配置以在模块642确定未接收同步信号时控制操作来处理所接收的数据帧的模块643；及经配置以响应于模块642确定接收到同步信号而输出从所处理的数据帧恢复的信息位集合的模块644。在一些实施例中，通过同步信号之间的多个数据帧传达码字。
在一些实施例中，模块的组合件600进一步包含以下中的一或多者或全部：经配置以激活自动曝光锁的模块604；经配置以估计DC偏移(例如，在发射同步信号的时间期间像素传感器的视野区域的所识别视场上的背景光强度)的模块614；经配置以(例如)在紧接着同步信号帧之后的帧期间在像素传感器的所识别视场区域中接收导频信号的模块616；经配置以基于所检测导频信号估计取样速率的模块618；及经配置以应用所估计的取样速率的模块620。在不同实施例中，模块604控制相机在固定预定帧每秒的速率(例如，30fps)下操作，其匹配VLC存取点所使用的VLC发射数据帧速率。在一些实施例中，相机不包含自动曝光锁特征，并且导频信号发射、检测、测量及取样速率的调整用于补偿预期曝光设定可能变化的可能性。在一些实施例中，导频信号发射、检测、测量及取样速率的调整用于补偿包含相机的装置内的内部时钟(例如)基于组件公差及/或(例如)由于热效应导致的变动而不精确匹配VLC存取点发射器内的内部时钟的可能性。
图7包含说明示范性图像传感器、其中VLC信号在第一帧时间期间可见的图像传感器的所识别区域及对应产生的像素总和值阵列的图式1400。纵轴1405对应于俘获时间；并且相机中的滚动快门实施产生对应于不同时间的不同像素行。大框1402表示包含表示为12行及16列的192个像素的阵列的图像传感器。所述较小图像传感器大小(192个像素)用于阐释目的。在一个示范性实施例中，图像传感器包含表示为480行及640列的307200个像素。
阵列中的每一像素具有表示在曝光期间对应于像素而恢复的能量的像素值。举例来说，行＝1并且列＝1的像素具有像素值V1,1。
框1404为图像传感器的所识别第一区域，其中VLC信号在第一帧期间可见。在一些实施例中，基于将个别像素值(例如，个别像素明度值)与阈值进行比较及识别(例如)图像传感器中的连续矩形区域中具有超出所述阈值的值的像素来识别第一区域。在一个示范性实施例中，阈值为图像的平均明度值的50％。在一些实施例中，阈值可并且有时确实(例如)响应于未能识别第一区域或未能成功地解码第一区域中由VLC信号传达的信息而动态调整。
阵列1406为第一区域的像素值总和的第一阵列，其中阵列1406的每一元件对应于第一区域的不同行。举例来说，阵列元件S11410表示以下像素值的总和：V3,4、V3,5、V3,6、V3,7、V3,8、V3,9、V3,10、V3,11及V3,12；并且阵列元件S21412表示以下像素值的总和：V4,4、V4,5、V4,6、V4,7、V4,8、V4,9、V4,10、V4,11及V4,12。
随着滚动快门推进，阵列元件1410及阵列元件1412对应于不同取样时间。阵列1406用于恢复所传达的VLC信号。在一些实施例中，所传达的VLC信号为在第一帧期间的信号频调(例如，预定替代频率集合中的一个特定频率)，并且单个频调根据已知预定频调到位模式的映射关系信息对应于特定位模式。
图8说明了说明示范性图像传感器、其中VLC信号在第二帧时间期间可见的图像传感器的所识别区域及对应产生的像素总和值阵列的图式1450。考虑相机从对应于针对图7的实例恢复的帧的时间开始已相对于发射VLC信号的光源移动。
纵轴1455对应于俘获时间；并且相机中的滚动快门实施产生对应于不同时间的不同像素行。大框1452表示包含可表示为12行及16列的192个像素的阵列的图像传感器。
阵列中的每一像素具有表示在曝光期间对应于所述像素而恢复的能量的像素值。举例来说，行＝1并且列＝1的像素具有像素值v1,1。
框1454为图像传感器的所识别第二区域，其中VLC信号在第二帧期间可见。在一些实施例中，基于将个别像素值与阈值进行比较及识别在(例如)图像传感器中的连续矩形区域中具有超出所述阈值的值的像素来识别第二区域。
阵列1456为第二区域的像素值总和的第二阵列，其中阵列1456的每一元件对应于第一区域的不同行。举例来说，阵列元件s11460表示以下像素值的总和：v2,3、v2,4、v2,5、v2,6、v2,7、v2,8、v2,9、v2,10及v2,11；并且阵列元件s21462表示以下像素值的总和：v3,3、v3,4、v3,5、v3,6、v3,7、v3,8、v3,9、v3,10及v3,11。
随着滚动快门推进，阵列元件1460及阵列元件1462对应于不同取样时间。阵列1456用于恢复所传达的VLC信号。在一些实施例中，所传达的VLC信号为在第一帧期间的信号频调(例如，预定替代频率集合中的一个特定频率)，并且单个频调根据已知预定频调到位模式的映射关系信息对应于特定位模式。
在不同实施例中，第一区域1404的大小可并且有时不同于第二区域1454的大小。
图9包含说明根据示范性实施例的VLC信令帧结构1204、对应于每一帧1206的示范性信令及频调与位模式查找表1208的图式1200。横轴1202表示时间。在此示范性实施例中，考虑包含相机的所述装置包含滚动快门，支持自动曝光锁定并且在自动曝光锁启用模式中操作，所述模式停用自动曝光并使用固定预定时间设定(例如，30帧每秒)俘获像素。
示范性重复VLC信令帧结构1204包含同步信号帧，接着是多个数据帧(数据帧1、数据帧2、数据帧3、数据帧4、…、数据帧N)。示范性VLC信令1206包含：在同步帧期间的无效或低功率信号、在数据帧1期间的频调4信号、在数据帧2期间的频调1信号、在数据帧3期间的频调20信号、在数据帧4期间的频调50信号、…、及在数据帧N期间的频调3信号。
每一不同频调根据频调(频率)到位模式的映射关系查找表1208对应于不同位模式。列1210表示频调，并且列1214识别每一频调的对应位模式。举例来说，频调1对应于位模式＝000000000000；频调2对应于位模式＝000000000001；并且频调N对应于位模式＝111111111111。表1208中的频调中的每一者处于高于150Hz的不同频率。
在不同实施例中，帧结构信息1204及频调(频率)到位模式的映射关系信息查找表1208存储在包含相机的装置的存储器(例如，图3的装置300的存储器304)中。
图10包含说明根据示范性实施例的示范性VLC信令帧结构1304、对应于每一帧1306的示范性信令及频调与位模式查找表1308的图式1300。横轴1302表示时间。在此示范性实施例中，考虑包含相机的装置包含滚动快门；但是，所述相机可不在固定帧速率下操作。取样速率可在启用自动曝光的情况下变动。在此实例中，例如，在同步之后的帧期间偶尔发射已知频率的导频信号。包含相机的装置检测导频信号并估计取样速率，并且包含相机的装置移位，例如，调节取样速率以进行补偿。
示范性重复VLC信令帧结构1304包含同步信号帧，接着是导频信号帧，接着是多个数据帧(数据帧1、数据帧2、数据帧3、…、数据帧N)。示范性VLC信令1306包含：在同步帧期间的无效或低功率信号、在导频信号帧期间的导频信号(例如，150Hz频调信号)、在数据帧1期间的频调5信号、在数据帧2期间的频调75信号、在数据帧3期间的频调13信号、…、及在数据帧N期间的频调17信号。
每一不同频调根据频调(频率)到位模式的映射关系查找表1308对应于不同位模式。列1310表示频调，并且列1314识别每一频调的对应位模式。举例来说，频调1对应于位模式＝000000000000；频调2对应于位模式＝000000000001；并且频调N对应于位模式＝111111111111。表1308中的频调中的每一者处于高于150Hz的不同频率。
在不同实施例中，帧结构信息1304及频调(频率)到位模式的映射关系信息查找表1308存储在包含相机的装置的存储器(例如，图3的装置300的存储器304)中。
在一些实施例中，VLC信号的数据帧传递除频率外的更多信息，例如，对应于数据帧的VLC信号传递频率及相位信息，例如，传达一或多个OFDM QAM调制符号。在一些此类实施例中，查找表映射关系(QAM调制符号值到位模式的映射关系)存储于包含相机的装置的存储器(例如，图3的装置300的存储器304)中。
在一些实施例中，同步帧有意地长于数据帧。在一个实施例中，同步帧的持续时间为数据帧的持续时间的1.5倍。在另一实施例中，同步帧具有2个数据帧的持续时间。
下文进一步论述一些但未必全部的实施例的各个方面及/或特征。典型的智能手机相机具有滚动快门实施，其意味着在不同时间读出光探测器阵列(例如，CMOS光探测器阵列)的连续行。举例来说，对于720p的视频录制，阵列中存在480行及640列。阵列的读出逐行发生，以使得首先读出第一行，之后读出第二行，以此类推。如果帧速率为30Hz，那么这表示读出速率为30*480＝14.4KHz，因此接收器带宽为7.2KHz。在高端相机中，可用的接收器带宽可由于分辨率或帧速率或其两者可能较高的事实而较高。举例来说，在60Hz帧速率下的1080p录制中，接收器带宽可为1080*60/2＝30.24KHz。一般来说，接收器带宽可标示为W。下文进一步论述示范性接收器及示范性发射器的操作。除决定可用于信令的带宽以外，接收器还强加接下来论述的其它约束。
接收器处理元件(例如，视频前端或应用程序处理器)从相机传感器获得一系列帧。每一帧作为像素值的N×M矩阵，其中第n行及第m列像素值标示为P_nm。
接收器的第一步为识别其中VLC信号来源可见的像素阵列子集。此区域可被称为接收器的视场(FOV)。FOV的特征在于SNR比图像的剩余部分大得多。在一个实施例中，接收器通过执行识别比其它像素更亮的像素来识别此区域。举例来说，接收器设定阈值T，使得如果以明度值计的像素强度大于T，那么所述像素被视为FOV的部分。阈值T为(例如)图像的平均明度值的50％。
一旦已识别FOV，接收器就一次一行地将属于FOV中的像素中的能量相加。举例来说，如果FOV为含有整体帧的顶部100行及100列的子矩阵F，那么接收器将把所述100行中的每一者的像素明度值相加，以提出表示FOV的行中的能量的1×100阵列的值。信号阵列标示为S。此信号的实例绘示于图11的图式1550中，其中所发射信号为100Hz，并且FOV占据完整的480个行。从图11的FFT绘图1500可看出，所检测的正弦信号处于由箭头1502识别的100Hz处。在一些实施例中，所发射信号有意地为150Hz或更高，以免干扰附近的人类观察者。
接收器执行信号S的解调。解调方法取决于调制格式，其对于接收器为凭经验已知的(通过带外信道上的事先协定(prior agreement)或由发射器在前导信号中发射。解调可并且在一些实施例中确实如检测频调的频率并将其映射到取决于码字的对应位序列一样简单。调制可并且在一些实施例中确实更为复杂，原因在于可在频调相位中(使用QAM群集)发射信息，并且多个频调可以用于OFDM方案中。
在可用带宽W内，发射器可使用除相干地调制的群集(例如QAM)之外的任何调制方案(例如，OFDM/CDM/TDM)。在不同实施例中，简单的OFDM信令技术在纯频调的频率中传递信息。此简单的发射技术具有在峰均功率比(Peak-to-Average-Power-Ration；PAPR)降低方面的益处并且简化接收器设计。下文进一步论述示范性发射信号的各种重要参数及分量。
在一些实施例中，信号自身为纯频调。在一些此类实施例中，频调频率传递信息位。在不同实施例中，频调频率有意地大于150Hz。这是因为人眼可检测在此“融合阈值”以下的频率下的光闪烁。通过接收器的可用带宽W确定最高频率。或者，在一些实施例中，发射器在比W高得多的频率下进行发射并且依赖于接收器处的折叠失真。举例而言，最低频率可为2W+150Hz，并且最高频率可为3W。
通过发射器及接收器取样时钟的稳定性来确定不同频调之间的频率增量，并且所述增量通常接近1Hz。这意味着，在W＝7.2KHz并且分辨率为1Hz的情况下，每一频调可传递12位的信息。因为FOV在整体图像中的位置对于接收器是未知的，所以在一个示范性实施例中，频调持续时间等于帧的持续时间。举例来说，对于30Hz的帧速率，将用33ms发射每一频调。以此方式，不管整体图像的哪个部分包含于矩阵F中，都被可侦测承载信息位的频调。出于此具体实例，可以此方式载送的信息总量则为360位每秒，其应足以在合理时间量内传递MAC地址(48位)或SSID。
接收器需要知道符号序列的开始及结束(用于纯频调实施例)以便解码整体消息。在其中符号为纯频调并且占据一个帧的持续时间的一些实施例中，通过发射器关闭达一个帧的持续时间的发射来执行同步。接收器知道码字(符号序列)的开始开始于静默期之后。关闭发射器达一个帧的持续时间的附加益处为接收器可使用这个时间来估计FOV所占据的区域上的DC偏移(背景光强度)。
在一些实施例中，接收器的相机可不在固定帧速率下操作。取样速率可在启用自动曝光的情况下变动。明显地，帧速率精确估计关键在于正确地检测频调符号。因为这一点，在一些实施例中，发射器可能需要偶尔发射已知频率的导频信号。在一个示范性实施例中，发射器在紧接着用于同步的静默期之后的帧期间发射150Hz的频率下的导频信号。接收器检测导频信号并且估计取样速率。举例来说，如果在165Hz下而非150Hz下检测导频，那么接收器将取样速率从30Hz移位到27Hz(变化10％)。关于此问题的另一方式为，如果接收器硬件精确地报告帧速率，在此状况下，发射器不必使用导频。在一些实施例中，接收器报告帧速率。另一方式为停用自动曝光。但是，大部分商业电话并不具有通过软件停用此特征的能力，并且将需要对相机驱动器的低级存取。在一些实施例中，将商业电话的相机驱动器修改为包含停用自动曝光的能力。
在各种实施例中，装置(例如，包含相机的装置(例如，图1的系统100中的装置102或装置104及/或图3的装置300)及/或图1至11中的任一者的包含相机的装置)包含对应于在本申请案中关于图1至11中的任一者描述及/或本申请案的详细描述中描述的个别步骤及/或操作中的每一者的模块。在一些实施例中，所述模块在硬件中(例如)以电路的形式实施。因此，在至少一些实施例中，所述模块可并且有时确实在硬件中实施。在其它实施例中，所述模块可并且有时确实实施为包含处理器可执行指令的软件模块，所述指令在由装置(例如，包含相机的装置)的处理器执行时引起装置实施对应步骤或操作。在其它实施例中，所述模块中的一些或全部实施为硬件与软件的组合。
各种实施例的技术可使用软件、硬件及/或软件与硬件的组合实施。各种实施例是针对设备，例如，包含相机的装置，例如包含相机的智能手机、VLC存取点(例如，LED VLC接入点)、支持无线电通信的基站、网络节点、其它移动节点(例如支持蜂窝式及/或对等通信的移动终端)、存取点(例如，包含(例如)毫微微基站及宏基站的基站)、蜂窝式基站、非蜂窝式基站、PLC网关装置及/或通信系统。各种实施例还针对方法，例如，控制及/或操作包含相机的装置的方法，所述装置例如包含相机的智能手机、网络节点、VLC存取点、PLC网关装置、移动节点、存取点(例如包含宏基站及毫微微基站的基站)及/或通信系统(例如，主机)。各种实施例还针对机器，例如，包含用于控制机器实施方法的一或多个步骤的机器可读指令的计算机、可读媒体(例如，ROM、RAM、CD、硬盘等)。计算机可读媒体为(例如)非暂时性计算机可读媒体。
应理解，在所揭示的过程中的步骤的具体次序或层次是示范性方法的实例。基于设计偏好，应理解，过程中的步骤的具体次序或层次可以重新布置，同时保持在本发明的范围内。随附的方法权利要求项以取样次序呈现各种步骤的元件，且并不意味着限于所呈现的具体的次序或层次。
在各种实施例中，本文中所描述的节点使用一或多个模块实施以执行对应于一或多种方法的步骤，例如信号处理、信号产生及/或发射步骤。因此，在一些实施例中，使用模块实施各种特征。这些模块可使用软件、硬件或软件和硬件的组合实施。许多上文所描述的方法或方法步骤可使用例如存储器装置(例如，RAM、软盘等)的机器可读媒体中所包含的机器可执行指令(例如软件)实施，以控制含或不含另外硬件的机器(例如，通用计算机)(例如)在一或多个节点中实施上文所描述方法的全部或部分。因此，此外，各种实施例是针对一种机器可读媒体，例如，非暂时性计算机可读媒体，其包含用于引起机器(例如，处理器及相关联的硬件)执行上文所描述方法的一或多个步骤的机器可执行指令。一些实施例是针对一种装置，例如，包含相机的装置(例如包含相机的智能手机)，其包含经配置以实施本发明的一或多种方法的一个、多个或全部步骤的处理器。
在一些实施例中，一或多个装置(例如，包含相机的智能手机、VLC存取点、网关装置、网络节点、接入节点(例如包含宏基站及毫微微基站的基站)及/或无线终端)的所述一或多个处理器(例如，CPU)经配置以执行由通信节点执行的所描述方法的步骤。可通过使用一或多个模块(例如，软件模块)来控制处理器配置及/或通过在处理器中包含硬件(例如，硬件模块)来执行所陈述步骤及/或控制处理器配置而实现处理器的所述配置。因此，一些但并非全部实施例是针对一种具有处理器的装置，例如，通信节点(例如包含相机的装置(例如，包含相机的智能手机))，其包含对应于由包含处理器的装置执行的各种所描述方法的步骤中的每一者的模块。在一些但并非所有实施例中，一种装置(例如，通信节点(例如包含相机的装置))包含对应于由包含处理器的装置执行的各种所描述方法的步骤中的每一者的模块。所述模块可使用软件及/或硬件实施。
一些实施例是针对计算机程序产品，其包括计算机可读媒体，例如非暂时性计算机可读媒体，所述媒体包括用于引起计算机或多个计算机实施各种功能、步骤、动作及/或操作(例如，一或多个上文所描述步骤)的代码。取决于实施例，所述计算机程序产品可并且有时确实包含针对待执行的每一步骤的不同代码。因此，计算机程序产品可并且有时确实包含针对方法(例如，控制通信装置或节点的方法)的每一个别步骤的代码。代码可呈存储在计算机可读媒体上的机器(例如，计算机)可执行指令的形式，所述计算机可读媒体例如非暂时性计算机可读媒体，例如RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)或其它类型的存储装置。除针对计算机程序产品外，一些实施例还针对一种处理器，所述处理器经配置以实施上文描述的一或多种方法的各种功能、步骤、动作及/或操作中的一或多者。因此，一些实施例是针对处理器(例如，CPU)，其经配置以实施本文所描述的方法的步骤中的一些或全部。所述处理器可用于(例如)通信装置或在本申请案中描述的其它装置中。
各种实施例较适合支持无线电通信及VLC信令的通信系统。虽然在OFDM系统的上下文中描述，但各种实施例的方法和设备中的至少一些适用于包含许多非OFDM及/或非蜂窝式系统的广泛范围的通信系统。
所属领域的技术人员鉴于上文描述将显而易见对上文描述的各种实施例的方法及设备的众多额外变化。此类变化应被认为在所述范围内。所述方法及设备可并且在各种实施例中确实与码分多址(CDMA)、OFDM及/或可用于提供通信装置之间的无线通信链路的各种其它类型的通信技术一起使用。在一些实施例中，一或多个通信装置实施为存取点(例如VLC存取点)、无线电蜂窝式宏基站、无线电毫微微基站及/或无线电非蜂窝式基站，以上各者使用VLC信令、OFDM及/或CDMA确立与移动节点的通信链路及/或可通过有线或无线通信链路提供与因特网或另一网络的连接性。在各种实施例中，移动节点实施为包含相机的智能手机、包含相机的笔记本计算机、包含相机的个人数据助理(PDA)或包含相机及包含用于实施方法的接收器/发射器电路及逻辑及/或例程的其它便携式装置。

Claims (19)

1.一种使用包含相机的装置来从可见光通信VLC信号接收并恢复信息的方法，所述方法包括：
将对应于图像传感器的第一区域的每一行像素值中的像素值求和来产生像素值总和的第一阵列，所述像素值总和中的至少一些表示从所述VLC信号的不同部分恢复的能量，所述不同部分在不同时间并以不同强度输出；及
对像素值总和的所述第一阵列执行第一解调操作来恢复通过所述VLC信号传达的信息，
其中执行所述第一解调操作包括：
确定所传达的所述VLC信号的频调的频调频率且确定根据预定映射关系对应于所确定的频调频率的位序列；或
恢复经调制符号且根据符号到位的预定映射关系从所恢复的调制符号确定位序列。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述所恢复信息包含第一符号值，在一段时间内从所述VLC信号恢复不同信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其中像素值总和的所述阵列表示在一段时间内得出的时间循序光信号能量测量值阵列。
4.根据权利要求2所述的方法，其中对应于产生所述第一符号值的第一符号的所述VLC信号的一部分的持续时间等于或小于由所述图像传感器所俘获的帧的持续时间。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述图像传感器为支持在启用时将自动曝光停用的自动曝光锁的相机的部分，所述方法进一步包括：
激活所述自动曝光锁；及
使用固定曝光时间设定俘获所述像素值。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述VLC信号包含对应于等于或大于150Hz的频调频率的纯频调或方形波，并且所述VLC信号的最低频率分量为150Hz或更大。
7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括检测包含预定数目的符号的码字的开始，所述检测包含：
检测持续时间等于或小于帧的所述持续时间的预定VLC同步信号；及
将所述VLC同步信号解译为所述码字的所述开始的标识符。
8.一种包含相机的装置，其从可见光通信VLC信号接收并恢复信息，所述装置包括：
用于将对应于图像传感器的第一区域的每一行像素值中的像素值求和来产生像素值总和的第一阵列的装置，所述像素值总和中的至少一些表示从所述VLC光信号的不同部分恢复的能量，所述不同部分在不同时间并以不同强度输出；及
用于对像素值总和的所述第一阵列执行第一解调操作来恢复通过所述VLC信号传达的信息的装置，
其中用于执行所述第一解调操作的装置包括：
用于确定所传达的所述VLC信号的频调的频调频率的装置和用于确定根据预定映射关系对应于所确定的频调频率的位序列的装置；或
用于恢复经调制符号的装置和用于根据符号到位的预定映射关系从所恢复的调制符号确定位序列的装置。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述所恢复信息包含第一符号值，在一段时间内从所述VLC信号恢复不同信息。
10.根据权利要求8所述的装置，其中像素值总和的所述阵列表示在一段时间内得出的时间循序光信号能量测量值阵列。
11.根据权利要求9所述的装置，其中对应于产生所述第一符号值的第一符号的所述VLC信号的一部分的持续时间等于或小于由所述图像传感器所俘获的帧的所述持续时间。
12.根据权利要求8所述的装置，其中所述图像传感器为支持在启用时将自动曝光停用的自动曝光锁的相机的部分，所述装置进一步包括：
用于激活所述自动曝光锁的装置；及
用于使用固定曝光时间设定俘获所述像素值的装置。
13.根据权利要求8所述的装置，其中所述VLC信号包含对应于等于或大于150Hz的频调频率的纯频调或方形波，并且所述VLC信号的最低频率分量为150Hz或更大。
14.根据权利要求8所述的装置，其进一步包含用于检测包含预定数目的符号的码字的开始的装置，所述用于检测的装置包含：
用于检测持续时间等于或小于帧的所述持续时间的预定VLC同步信号的装置；及
用于将所述VLC同步信号解译为所述码字的所述开始的标识符的装置。
15.一种包含相机的装置，其从可见光通信VLC信号接收并恢复信息，其包括：
图像传感器；
至少一个处理器，其耦合到所述图像传感器，所述处理器经配置以：
将对应于所述图像传感器的第一区域的每一行像素值中的像素值求和来产生像素值总和的第一阵列，所述像素值总和中的至少一些表示从所述VLC信号的不同部分恢复的能量，所述不同部分在不同时间并以不同强度输出；及
对像素值总和的所述第一阵列执行第一解调操作来恢复通过所述VLC信号传达的信息，
其中执行所述第一解调操作包括：
确定所传达的所述VLC信号的频调的频调频率且确定根据预定映射关系对应于所确定的频调频率的位序列；或
恢复经调制符号且根据符号到位的预定映射关系从所恢复的调制符号确定位序列；以及
存储器，其耦合到所述至少一个处理器。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述所恢复信息包含第一符号值，在一段时间内从所述VLC信号恢复不同信息。
17.根据权利要求15所述的装置，其中像素值总和的所述阵列表示在一段时间内得出的时间循序光信号能量测量值阵列。
18.根据权利要求16所述的装置，其中对应于产生所述第一符号值的第一符号的所述VLC信号的一部分的持续时间等于或小于由所述图像传感器所俘获的帧的所述持续时间。
19.根据权利要求15所述的装置，其中所述图像传感器为所述相机的部分，并且其中所述相机支持在启用时将自动曝光停用的自动曝光锁，并且其中所述至少一个处理器经进一步配置以：
激活所述自动曝光锁；及
使用固定曝光时间设定俘获所述像素值。
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