CN107171726A - 短距无线信息传输方法及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种短距无线信息传输方法及移动终端，涉及无线通信技术领域，用于解决现有技术中数据速率、保密性和有效通信距离不能兼顾的问题。所述方法包括：本侧移动终端通过处理器、调制解调器将待发送数据依次转换为数字信号和调制信号，然后由激光器根据调制信号产生激光信号并发射出去；对侧移动终端通过光学接收天线接收所述激光信号，然后由光电转换器将所述激光信号转换为电信号，再由调制解调器根据电信号进行解调，最后由处理器根据解调信号恢复本侧移动终端发送的数据。本发明所述的方法应用于移动终端中。

Description

短距无线信息传输方法及移动终端

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种短距无线信息传输方法及移动终端。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，不同移动终端之间的数据交换和共享越来越频繁，例如在两台移动终端之间传输视频、照片等数据信息。当两台移动终端距离较近时，出于流量费用考虑，用户通常不希望通过无线网络传输数据，而是选择直接在两台移动终端之间传输数据信息。而在上述两个距离较近的移动终端之间传输数据，需要借助于短距无线通信技术，例如近场通信(Near Field Communication，NFC)、蓝牙(Bluetooth)以及可见光通信实现。

其中，NFC有效通信距离通常较短(小于20cm)，且数据速率也较小(106Kbps、212Kbps或424Kbps)，一般用于身份识别、电子卡票等通信距离较近且对数据速率要求不高的场合。与NFC相比，蓝牙的有效通信距离(10m以内)和数据速率(2Mbps)有所改善，然而在基于蓝牙建立无线连接时，操作比较繁琐，且蓝牙抗电磁干扰能力较差，保密性不好。

相对于NFC和蓝牙，可见光通信使得上述数据速率低和抗电磁干扰能力差的问题有所缓解，但是可见光通信也引入了新的问题：可见光散射严重，因而衰减很快，并且易受环境中其他强可见光，例如太阳光的干扰，导致有效通信距离仍然较短，且数据速率随着两台移动终端之间的距离增大而迅速下降。

综上可见，现有的短距无线通信技术存在数据速率、保密性和有效通信距离不能兼顾的问题。

发明内容

本发明提供一种短距无线信息传输方法及移动终端，用于解决现有的短距无线通信技术中数据速率、保密性和有效通信距离不能兼顾的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种短距无线信息传输方法，该方法包括：

本侧移动终端的处理器根据待发送数据生成数字信号，并发送给本侧移动终端的调制解调器；

本侧移动终端的调制解调器根据所述数字信号生成调制信号，并发送给本侧移动终端的激光器；

本侧移动终端的激光器根据所述调制信号生成激光信号并发射出去；

对侧移动终端的光学接收天线接收本侧移动终端发送的激光信号，并发送给对侧移动终端的光电转换器；

对侧移动终端的光电转换器根据对侧移动终端的光学接收天线发送的激光信号生成电信号，并发送给对侧移动终端的调制解调器；

对侧移动终端的调制解调器根据所述电信号生成解调信号，并发送给对侧移动终端的处理器；

对侧移动终端的处理器根据所述解调信号恢复本侧移动终端发送的数据。

在第一方面第一种可能的实现方式中，调制信号可以为电平脉冲信号或电流脉冲信号。

在第一方面第二种可能的实现方式中，光电转换器包括光敏二极管或光敏三极管，激光器包括激光二极管。

结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，激光器包括与移动终端的处理器存在信号连接的主激光二极管、备用激光二极管和单刀双掷开关，当检测到主激光二极管不能工作时，本侧移动终端的处理器控制单刀双掷开关切换到备用激光二极管。

结合第一方面或第一方面第一至第三任一种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，光电转换器还包括放大器；相应地，该方法还包括：在将电信号发送给对侧移动终端的调制解调器之前，利用放大器对电信号做放大处理。

本发明第一方面提供的短距无线信息传输方法与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明将激光通信引入了短距无线通信技术领域，用于两台移动终端之间的短距无线信息传输。在本发明第一方面提供的短距无线信息传输方法中，本侧移动终端通过处理器、调制解调器将待发送数据依次转换为数字信号和调制信号，然后由激光器接收调制信号并根据调制信号产生频率、幅度、相位、折射角和吸收角各不相同的激光信号并发射出去。而对侧移动终端通过光学接收天线和光电转换器接收所述激光信号，并依次将激光信号转换为电信号和解调信号，最后由处理器根据解调信号恢复本侧移动终端发送的数据。

在上述信息传输过程中，充分利用了激光信号方向性好、能量密度高、抗电磁干扰和可见光干扰能力强的特性，通过产生频率、幅度、相位、折射角和吸收角等各不相同的激光信号来承载需要发送的数据信息，具有数据速率高、保密性好和有效通信距离远的优点。具体理由如下：激光信号方向性好，只在一个很小的角度范围内传播，要求监听设备必须与激光信号的发射方向对准才能有效地捕获激光信号，且激光频谱很宽，可以使用频率不同于现有监听设备所使用的电磁波和可见光频段的激光信号用于信息传输，抗电磁干扰或可见光干扰的能力也很强，因此保密性较好。并且，激光信号方向性好，能量密度高，因此激光信号能量衰减速度较慢，传播距离较远，也就意味着有效通信距离较远。并且，激光信号区分度高，可以从诸如频率、幅度、相位、折射角和吸收角等较多维度区分不同的激光信号，而不同的激光信号可以用于承载不同的信息，且不同的激光信号也可以做到相互之间不存在干扰，因此可以实现信息的双向实时传输，通信容量大，数据速率高。

并且，在本发明第一方面提供的短距无线信息传输方法中，移动终端不包括光学发射天线，克服了激光通信难以瞄准的缺陷，使得在两台移动终端之间建立连接比较容易。这是因为：激光器的物理结构决定了激光器存在一定的发散角，因此激光信号可以在较大角度范围内传播，有利于对侧移动终端在较大角度范围内建立与本侧移动终端的光信号连接，避免了现有的激光通信中的激光信号由光学发射天线会聚后方向性特别好而难以瞄准的缺陷。此外，与现有激光通信中由光学发射天线会聚后的激光信号相比，上述多个激光信号的能量较为发散，会对有效通信距离有一定的影响，但是在本发明所应用的短距无线通信场景中，对于有效通信距离的要求不会像现有的激光通信动辄几千米那样苛刻，未经光学发射天线会聚的激光信号的有效通信距离仍然完全可以满足在两台距离较近的移动终端之间直接传输数据的要求。同时，由于去掉了光学发射天线，瞄准更加容易，移动终端也不再需要复杂的瞄准控制系统，因此降低了移动终端的复杂度。

第二方面，本发明提供了一种移动终端，包括：

处理器，用于根据待发送数据生成数字信号，并发送给调制解调器；

调制解调器，用于根据数字信号生成调制信号并发送给激光器；

激光器，用于根据调制信号生成激光信号并发射出去；

光学接收天线，用于接收激光信号并发送给光电转换器；

光电转换器，用于根据光学接收天线发送的激光信号生成电信号，并发送给调制解调器；

调制解调器，还用于根据电信号生成解调信号，并发送给处理器；

处理器，还用于根据解调信号恢复接收的数据。

在第二方面第一种可能的实现方式中，调制信号为电平脉冲信号或电流脉冲信号。

在第二方面第二种可能的实现方式中，光电转换器包括光敏二极管或光敏三极管，激光器包括激光二极管。

结合第二方面第二种可能的实现方式，在第二方面第三种可能的实现方式中，激光器包括与处理器存在信号连接的主激光二极管、备用激光二极管和单刀双掷开关，当检测到主激光二极管不能工作时，处理器控制单刀双掷开关切换到备用激光二极管。

结合第二方面或第二方面第一至第三任一种可能的实现方式，在第二方面第四种可能的实现方式中，光电转换器还包括放大器，用于在将电信号发送给调制解调器之前，利用放大器对电信号做放大处理。

本发明第二方面提供的移动终端相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例一提供的短距无线信息传输方法流程图；

图2为本发明实施例二提供的移动终端示意图；

图3为发明实施例二提供的移动终端背面示意图；

图4为本发明实施例二提供的两台移动终端之间的信息传输示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一

如图1所示，本发明实施例一提供了一种短距无线信息传输方法，该方法包括：

步骤101、本侧移动终端的处理器根据待发送数据生成数字信号，并发送给本侧移动终端的调制解调器。

其中，移动终端包括智能手机、平板电脑、销售终端机(Point Of Sales，POS)机和车载电脑。移动终端通常包括处理器，该处理器通常用于通过无线网络进行的无线通信业务和诸如拍照、播放音乐和视频以及管理本地文件等应用场景。除此之外，该处理器还用于与其他移动终端之间的短距离通信，例如面对面传输或共享文字、图片、视频等。

待发送数据是需要传输给另一台移动终端的数据，包括图片、文字、视频信息等。

本侧移动终端的处理器将待发送数据经过编码等处理后转换为数字信号。例如，数字信号可以是包括二进制数字0和1的序列。

步骤102、本侧移动终端的调制解调器根据所述数字信号生成调制信号，并发送给本侧移动终端的激光器。

其中，调制解调器可以根据输入的数字信号，产生电压脉冲信号或电流脉冲信号，上述过程称为调制，上述电压脉冲信号或电流脉冲信号称为调制信号，通常用于控制激光器产生频率、振幅、相位、折射率和吸收率各不相同的激光信号。对应地，调制解调器也可以根据输入的电压脉冲信号或电流脉冲信号恢复数字信号，上述过程称为解调，上述恢复的数字信号称为解调信号。

电平脉冲信号包括表示二进制数字1的高电平和表示二进制数字0的低电平。电流脉冲信号包括表示二进制数字1的大电流和表示二进制数字0的小电流。

步骤103、本侧移动终端的激光器根据所述调制信号生成激光信号并发射出去。

其中，激光器是指能产生并发射激光的器件。例如，激光二极管是一类结构简单、成本低廉因而应用广泛的激光器。激光器能够根据调制信号(电平脉冲信号或电流脉冲信号)的变化产生频率、振幅、相位、折射率和吸收率各不相同的激光信号来承载待发送的数据信息。

步骤104、对侧移动终端的光学接收天线接收本侧移动终端发送的激光信号，并发送给对侧移动终端的光电转换器。

其中，光学接收天线通常包括接收透镜组，用于接收激光信号。接收透镜组通常为对激光信号有会聚作用凸透镜组，有利于接收在传输过程中发生了衰减和畸变的激光信号，可有效提高接收激光信号的灵敏度。

步骤105、对侧移动终端的光电转换器根据对侧移动终端的光学接收天线发送的激光信号生成电信号，并发送给对侧移动终端的调制解调器。

其中，光电转换器，例如光敏二极管或光敏三极管，用于将接收到的激光信号转换为电信号(电平脉冲信号或电流脉冲信号)。

步骤106、对侧移动终端的调制解调器根据所述电信号生成解调信号，并发送给对侧移动终端的处理器。

步骤107、对侧移动终端的处理器根据所述解调信号恢复本侧移动终端发送的数据。

对侧移动终端的处理器接收解调信号，比如包括二进制数字0和1的序列，通过译码等处理恢复本侧移动终端发送的数据。

在本发明实施例一提供的短距无线信息传输方法中，本侧移动终端通过处理器、调制解调器将待发送数据依次转换为数字信号和调制信号，然后由激光器接收调制信号并根据调制信号产生频率、幅度、相位、折射角和吸收角各不相同的激光信号并发射出去。而对侧移动终端通过光学接收天线和光电转换器接收所述激光信号，并依次将激光信号转换为电信号和解调信号，最后由处理器根据解调信号恢复本侧移动终端发送的数据。

首先，在本发明实施例一提供的短距无线信息传输方法中，本侧移动终端的调制解调器用于对待发送数字信号进行调制，调制后的电平脉冲信号或电流脉冲信号用于控制激光器产生频率、幅度、相位、折射角和吸收角各不相同的激光信号；对应的，对侧移动终端的调制解调器用于对接收的电平脉冲信号或电流脉冲信号进行解调，恢复调制前的数字信号。其中，不同的激光信号可以通过激光信号的频率、幅度、相位、折射角和吸收角等众多的维度进行区分，有利于提高调制阶数，增加可承载的信息容量，提高数据速率。

其次，在本发明实施例一提供的短距无线信息传输方法中，本侧移动终端不包括光学发射天线，无法对激光器发射的激光信号进一步会聚，方向性稍差。但是激光器的物理结构决定了激光器的发散角是比较小的，方向性仍然优于电磁波和可见光，且激光信号能量密度较大、衰减较慢，因此本侧移动终端发射的激光信号的有效通信距离仍然较远。同时，对侧移动终端的光学接收天线通常包括凸透镜组，凸透镜组对激光信号有会聚作用，有利于提高接收激光信号的灵敏度，增加有效通信距离，或者在保持一定的通信距离的前提下，降低激光器的发射功率，节省电力。

再次，在本发明实施例一提供的短距无线信息传输方法中，由于发射的激光信号仍然具有较强的方向性，且可以使用电磁波和可见光的频谱之外的其他频率，抗电磁干扰和可见光干扰的能力较强，监听设备难以进行监听，信息传输的保密性较好。

此外，与现有激光通信技术相比，本发明实施例一中发射的激光信号可以在较大角度方位内传播，有利于对侧移动终端瞄准和接收数据，避免了经光学发射天线会聚后的激光信号由于方向性太好导致接收设备瞄准困难的缺陷，同时降低了移动终端的设备复杂度，有利于提高生产效率和降低生产成本。

在上述激光器的基础上，激光器还包括与移动终端的处理器存在信令连接的主激光二极管、备用激光二极管和单刀双掷开关，当检测到主激光二极管不能工作时，本侧移动终端的处理器控制单刀双掷开关切换到备用激光二极管，以增强激光器的工作可靠性。

为了增强调制解调器接收的电信号的强度，提高解调的成功率，光电转换器还包括放大器，该方法还包括：在将电信号发送给调制解调器之前，对所述电信号做放大处理。

实施例二

如图2所示，本发明实施例二提供一种移动终端20，该移动终端20包括：

处理器21，用于根据待发送数据生成数字信号，并发送给调制解调器22。

调制解调器22，用于根据数字信号生成调制信号并发送给激光器23。

激光器23，用于根据所述调制信号生成激光信号并发射出去。

其中，激光器23产生的激光信号是直接发射出去的，没有经过光学发射天线的透镜组的会聚处理，以便于对侧移动终端进行瞄准和建立连接。

光学接收天线24，用于接收激光信号并发送给光电转换器25。

光电转换器25，用于根据光学接收天线24发送的激光信号生成电信号，并发送给调制解调器22。

调制解调器22，还用于根据电信号生成解调信号，并发送给处理器21；

处理器21，还用于根据解调信号恢复接收的数据。

本发明实施例二所述的移动终端20相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

上述激光器包括与处理器存在信号连接的主激光二极管、备用激光二极管和单刀双掷开关，当检测到主激光二极管不能工作时，处理器控制单刀双掷开关切换到备用激光二极管，以增强激光器的工作可靠性。

如图3所示的移动终端背面，在摄像头34和闪光灯35的下方，设置有主激光二极管31、备用激光二极管32和光学接收天线33。当检测到主激光二极管31发生故障，例如主激光二极管被烧坏或因连线接触不良而无法正常工作时，处理器21控制单刀双掷开关(位于移动终端内部，图3中未示出)切换至备用激光二极管32，以提高激光器的工作可靠性。

为了增强调制解调器22接收的电信号的强度，提高解调的成功率，光电转换器25还包括放大器，该方法还包括：在将电信号发送给调制解调器22之前，利用放大器对电信号做放大处理。

下面通过一个例子详细说明两台移动终端之间的信息传输过程。

如图4所示，移动终端A包括处理器21a、调制解调器22a、激光器23a、光学接收天线24a和光电转换器25a，移动终端B包括处理器21b、调制解调器22b、激光器23b、光学接收天线24b和光电转换器25b。下面以移动终端A向移动终端B传输一个电影文件为例详细说明发生在两个移动终端之间的信息传输过程。

当移动终端A有一个电影文件需要传输给移动终端B时，处理器21a将该电影文件进行编码等处理后转换为数字信号并发送给调制解调器22a，由调制解调器22a对上述数字信号进行调制，生成电信号(电平脉冲信号或电流脉冲信号)，然后使用电信号控制激光器23a产生具有特定的频率、幅度、相位、折射率和吸收率的激光信号并发射出去。

相应地，在移动终端B侧，光学接收天线24b接收并会聚该激光信号后发送给光电转换器25b，由光电转换器25b将会聚后的激光信号转换为电信号(电平脉冲信号或电流脉冲信号)，并发送给调制解调器22b，然后由调制解调器22b根据上述电信号生成解调信号，最后由处理器21b将解调信号进行译码等处理以获取上述电影文件。

上述处理过程是按照图4中的右向箭头的时间顺序进行处理的，相应地，当移动终端B向移动终端A传输文件时，处理过程是按照图4中左向箭头的时间顺序进行处理的。当然了，由于激光通信的容量很大，且不同的激光信号也可以做到相互之间不存在干扰，因此两台移动终端之间的信息传输也可以是双向的，本发明实施例二对此不作限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何在本发明揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种短距无线信息传输方法，其特征在于，所述方法包括：

本侧移动终端的处理器根据待发送数据生成数字信号，并发送给本侧移动终端的调制解调器；

本侧移动终端的调制解调器根据所述数字信号生成调制信号，并发送给本侧移动终端的激光器；

本侧移动终端的激光器根据所述调制信号生成激光信号并发射出去；

对侧移动终端的光学接收天线接收本侧移动终端发送的激光信号，并发送给对侧移动终端的光电转换器；

对侧移动终端的光电转换器根据对侧移动终端的光学接收天线发送的激光信号生成电信号，并发送给对侧移动终端的调制解调器；

对侧移动终端的调制解调器根据所述电信号生成解调信号，并发送给对侧移动终端的处理器；

对侧移动终端的处理器根据所述解调信号恢复本侧移动终端发送的数据。

2.根据权利要求1所述的短距无线信息传输方法，其特征在于，所述调制信号为电平脉冲信号或电流脉冲信号。

3.根据权利要求1所述的信息传输方法，其特征在于，所述光电转换器包括光敏二极管或光敏三极管，所述激光器包括激光二极管。

4.根据权利要求3所述的短距无线信息传输方法，其特征在于，所述激光器包括与移动终端的处理器存在信号连接的主激光二极管、备用激光二极管和单刀双掷开关，当检测到主激光二极管不能工作时，本侧移动终端的处理器控制单刀双掷开关切换到备用激光二极管。

5.根据权利要求1-4任一项所述的短距无线信息传输方法，其特征在于，所述光电转换器还包括放大器，所述方法还包括：在将所述电信号发送给对侧移动终端的调制解调器之前，利用放大器对所述电信号做放大处理。

6.一种移动终端，其特征在于，包括：

处理器，用于根据待发送数据生成数字信号，并发送给调制解调器；

调制解调器，用于根据所述数字信号生成调制信号并发送给激光器；

激光器，用于根据所述调制信号生成激光信号并发射出去；

光学接收天线，用于接收激光信号并发送给光电转换器；

光电转换器，用于根据光学接收天线发送的激光信号生成电信号，并发送给调制解调器；

所述调制解调器，还用于根据所述电信号生成解调信号，并发送给处理器；

所述处理器，还用于根据所述解调信号恢复接收的数据。

7.根据权利要求6所述的移动终端，其特征在于，所述调制信号为电平脉冲信号或电流脉冲信号。

8.根据权利要求6所述的移动终端，其特征在于，所述光电转换器包括光敏二极管或光敏三极管，所述激光器包括激光二极管。

9.根据权利要求8所述的移动终端，其特征在于，所述激光器包括与处理器存在信号连接的主激光二极管、备用激光二极管和单刀双掷开关，当检测到主激光二极管不能工作时，处理器控制单刀双掷开关切换到备用激光二极管。

10.根据权利要求6-9任一项所述的移动终端，其特征在于，所述光电转换器还包括放大器，用于在将电信号发送给调制解调器之前，利用放大器对所述电信号做放大处理。