CN106375005B - 可见光通信基站、可见光通信终端及可见光通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可见光通信系统及其基站、终端、光发送装置和光接收装置。其中，光发送装置包括用于发射可见光信号的通信光源和设置于可见光信号传播路径上的光散射构件，光散射构件用于对可见光信号进行散射而扩大其照射角度和覆盖范围。光接收装置包括光接收器和安装座；光接收器的数量为两个或两个以上，其在安装座上按照预设的角度和间隔依次排布为阵列结构，分别用于接收来自不同角度的可见光信号，使光接收装置成为多方向光接收装置。与现有技术相比，本发明可见光通信系统能够有效解决因可见光直线传播而导致的可见光通信方向性较差的问题，满足可见光通信终端在非静止状态下对通信效果和质量的要求，为用户提供更好的使用体验。

Description

可见光通信基站、可见光通信终端及可见光通信系统
技术领域
本发明属于可见光通信领域，更具体地说，本发明涉及一种可见光通信系统及其基站、终端、光发送装置和光接收装置。
背景技术
光和无线电波一样，都属于电磁波的一种，传播网络信号的基本原理是一致的。光通信是利用LED灯的光线实现网络信号传输的一种新型高速数据传输技术，具有绿色低碳、能耗极低、不易泄漏等优点，是具有广阔应用前景的无线通信技术之一。
可见光通信的实现方法是：给普通的LED灯装上微芯片，控制LED灯每秒闪烁数百万次，灯亮时代表1，灯灭时代表0，即可将二进制数据快速编码成灯光信号，通过LED灯进行发射；虽然人眼觉察不到LED灯的快速闪烁，但是光敏传感器却可以接收到这些变化，因此，以光敏传感器作为信号接收器，就能够准确接收到灯光信号并将其转化为电信号，从而完成二进制数据的有效传输。
但是，请参阅图1，因为可见光为直线传播，现有的可见光通信系统在实际使用过程中存在方向性较差的问题，即，当可见光通信基站10和可见光通信终端12之间的发射和接收方向偏离较大时，二者之间传输的可见光难以实现完全接收，这不可避免地影响到了通信质量，甚至导致信号无法接通。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种能够解决可见光通信方向性较差问题的可见光通信系统及其基站、终端、光发送装置和光接收装置，以提高可见光通信的通话效果和质量，满足可见光通信终端在非静止状态下对通信质量的要求。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种用于可见光通信的光发送装置，其包括用于发射可见光信号的通信光源和设置于可见光信号传播路径上的光散射构件，光散射构件用于对通信光源所发出的可见光信号进行散射而扩大其照射角度和覆盖范围。
优选地，所述光散射构件为凸面镜或透镜，通过反射或折射或二者结合的方式实现可见光信号的散射。
为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种用于可见光通信的光接收装置，其包括光接收器和用于安装光接收器的安装座；所述光接收器的数量为两个或两个以上，其在安装座上按照预设的角度和间隔依次排布为阵列结构，分别用于接收来自不同角度的可见光信号，使光接收装置成为多方向光接收装置。
优选地，所述安装座的安装面为弧面，光接收器排列为弧面阵列。
优选地，所述光接收装置还包括与光接收器分别连接的信号处理电路，所有光接收器接收到的可见光信号均由信号处理电路进行处理，处理方式为选择其中最强的可见光信号进行通信，或是采用分集接收方式进行通信。
为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种可见光通信基站，其包括用于发送可见光信号的光发送装置和用于接收可见光信号的光接收装置；其中，
所述光发送装置为上述任一段落所述的光发送装置；或
所述光接收装置为上述任一段落所述的光接收装置；或
所述光发送装置为上述任一段落所述的光发送装置，且光接收装置为上述任一段落所述的光接收装置。
为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种可见光通信终端，其包括用于发送可见光信号的光发送装置和用于接收可见光信号的光接收装置；其中，
所述光发送装置为上述任一段落所述的光发送装置；或
所述光接收装置为上述任一段落所述的光接收装置；或
所述光发送装置为上述任一段落所述的光发送装置，且光接收装置为上述任一段落所述的光接收装置。
为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种可见光通信系统，其包括至少一个可见光通信基站和至少一个可见光通信终端，可见光通信基站和可见光通信终端通过可见光信号进行通信；每一可见光通信基站和可见光通信终端均设有用于发送可见光信号的光发送装置和用于接收可见光信号的光接收装置；其中，
所述可见光通信基站和/或可见光通信终端采用的光发送装置为上述任一段落所述的光发送装置；或
所述可见光通信基站和/或可见光通信终端采用的光接收装置为上述任一段落所述的光接收装置；或
所述可见光通信基站和/或可见光通信终端采用的光发送装置为上述任一段落所述的光发送装置，且采用的光接收装置为上述任一段落所述的光接收装置。
与现有技术相比，本发明可见光通信系统的光散射构件能够通过扩大可见光信号的照射角度和覆盖范围，使其更易于传播到光接收装置所在位置；同时，多方向光接收装置能够多角度、大范围地接收可见光信号，大幅提高了接收能力和接收稳定性。因此，本发明能够有效解决因可见光直线传播而导致的可见光通信方向性较差的问题，满足可见光通信终端在非静止状态下对通信效果和质量的要求，为用户提供更好的使用体验。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明可见光通信系统、基站、终端、光发送装置和光接收装置及其有益效果进行详细说明。
图1为现有可见光通信系统的可见光信号传播示意图。
图2为本发明可见光通信系统的结构示意图。
图3为图2中光接收装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
请参阅图2，本发明可见光通信系统包括至少一个可见光通信基站20和至少一个可见光通信终端22，可见光通信基站20和可见光通信终端22通过可见光信号进行通信。可见光通信基站20和可见光通信终端22均设有用于发送可见光信号的光发送装置24和用于接收可见光信号的光接收装置26。
光发送装置24包括通信光源240和光散射构件242。通信光源240用于发射已编码的可见光信号。光散射构件242为设置于通信光源240附近的凸面镜或透镜，其对通信光源240发出的可见光信号进行适度的散射(通过反射或折射或二者结合的方式实现散射)，将原来线传播的可见光信号转换成面传播，从而有效扩大可见光信号的照射角度和覆盖范围，使其更易于传播到光接收装置26的所在位置。易于理解的是，在不同的实施方式中，光散射构件242可以设置在通信光源240附近的支撑物上，也可以通过一定的结构与通信光源240集成为一体，只要位置能够保证其实现对通信光源240所发出的可见光信号进行散射即可。另外，光散射构件242的具体形状，如弯曲半径、弧长等，均可以根据实际需要进行调整。
请同时参阅图3，与光发送装置24的散射相对应，光接收装置26包括安装座260、多个安装在安装座260上的光接收器262以及与光接收器262分别连接的信号处理电路(图未示)。这些光接收器262按照预设的角度和间隔依次排布为阵列结构，分别用于接收来自不同角度的可见光信号，从而形成了一个多方向光接收装置。因此，光接收装置26可以接收来自多个方向的可见光通信基站20或可见光通信终端22的可见光信号，有效增大了可见光信号的接收能力和接收稳定性，提高了可见光通信的可靠性。
本发明光接收装置26的多个光接收器262优选排列为弧面阵列，如球面阵列、部分球面阵列、椭球面阵列等，即安装座260的安装面优选为弧面，光接收器262按照预设的角度和间隔依次安装在安装座260的安装面，以便分别接收来自不同方向的可见光信号。光接收装置26接收到的所有可见光信号均由信号处理电路进行处理，既可以选择其中最强的可见光信号进行通信，也可以采用分集接收等其他合适的方式进行通信。
与现有技术相比，本发明可见光通信系统至少具有以下优点：
1)在可见光通信基站20和/或可见光通信终端22的通信光源240附近设置光散射构件242，将原来线传播的可见光信号转换成面传播，从而有效扩大可见光信号的照射角度和覆盖范围，使其更易于传播到光接收装置26所在位置；
2)将可见光通信基站20和/或可见光通信终端22的光接收装置26设计为多方向光接收装置，使得光接收装置26能够多角度、大范围地接收可见光信号，大幅提高了接收能力和接收稳定性。
因此，本发明可见光通信系统能够有效解决因可见光直线传播而导致的可见光通信方向性较差的问题，满足可见光通信终端22在非静止状态下对通信效果和质量的要求，为用户提供更好的使用体验。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种可见光通信基站，包括用于发送可见光信号的光发送装置和用于接收可见光信号的光接收装置，其特征在于：
所述光发送装置包括通信光源和光散射构件，所述通信光源用于发射可见光信号，所述光散射构件设置于通信光源所发出的可见光信号的传播路径上，用于对可见光信号进行散射而扩大其照射角度和覆盖范围；
所述光接收装置包括光接收器和用于安装光接收器的安装座；所述光接收器的数量为两个或两个以上，其在安装座上按照预设的角度和间隔依次排布为阵列结构，分别用于接收来自不同角度的可见光信号，使光接收装置成为多方向光接收装置；
所述光接收装置还包括与光接收器分别连接的信号处理电路，所有光接收器接收到的可见光信号均由信号处理电路进行处理，处理方式为选择其中最强的可见光信号进行通信，或是采用分集接收方式进行通信。
2.根据权利要求1所述的可见光通信基站，其特征在于：所述光散射构件为凸面镜或透镜，通过反射或折射或二者结合的方式实现可见光信号的散射。
3.根据权利要求1所述的可见光通信基站，其特征在于：所述安装座的安装面为弧面，光接收器排列为弧面阵列。
4.一种可见光通信终端，包括用于发送可见光信号的光发送装置和用于接收可见光信号的光接收装置，其特征在于：
所述光发送装置包括通信光源和光散射构件，所述通信光源用于发射可见光信号，所述光散射构件设置于通信光源所发出的可见光信号的传播路径上，用于对可见光信号进行散射而扩大其照射角度和覆盖范围；
所述光接收装置包括光接收器和用于安装光接收器的安装座；所述光接收器的数量为两个或两个以上，其在安装座上按照预设的角度和间隔依次排布为阵列结构，分别用于接收来自不同角度的可见光信号，使光接收装置成为多方向光接收装置；
所述光接收装置还包括与光接收器分别连接的信号处理电路，所有光接收器接收到的可见光信号均由信号处理电路进行处理，处理方式为选择其中最强的可见光信号进行通信，或是采用分集接收方式进行通信。
5.根据权利要求4所述的可见光通信终端，其特征在于：所述光散射构件为凸面镜或透镜，通过反射或折射或二者结合的方式实现可见光信号的散射。
6.根据权利要求4所述的可见光通信终端，其特征在于：所述安装座的安装面为弧面，光接收器排列为弧面阵列。
7.一种可见光通信系统，包括至少一个可见光通信基站和至少一个可见光通信终端，可见光通信基站和可见光通信终端通过可见光信号进行通信；其特征在于：所述可见光通信基站为权利要求1至3中任一项所述的可见光通信基站。
8.一种可见光通信系统，包括至少一个可见光通信基站和至少一个可见光通信终端，可见光通信基站和可见光通信终端通过可见光信号进行通信；其特征在于：所述可见光通信终端为权利要求4至6中任一项所述的可见光通信终端。
9.一种可见光通信系统，包括至少一个可见光通信基站和至少一个可见光通信终端，可见光通信基站和可见光通信终端通过可见光信号进行通信；其特征在于：所述可见光通信基站为权利要求1至3中任一项所述的可见光通信基站，所述可见光通信终端为权利要求4至6中任一项所述的可见光通信终端。
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