CN110557196B - 视线光通信系统中的设备感知 - Google Patents

Abstract

本发明题为“视线光通信系统中的设备感知”。本发明公开了技术，通过该技术，包括视线光通信系统的电子设备可以在光学上感知其他电子设备并与其他设备执行光通信握手。当电子设备在执行光通信握手期间确定其指向与其执行光通信握手的电子设备(或者另一个电子设备在该电子设备的视场内)时，电子设备可以使用运动传感器来记录其姿态。记录的设备姿态与光通信和运动传感器数据相组合，也可用于映射另一个设备的位置，并使电子设备的用户能够平移远离并破坏与另一个设备的光通信，然后轻松返回到使得能够继续与另一个设备进行光通信的记录姿态。

Description

视线光通信系统中的设备感知

相关申请的交叉引用

本申请是2018年5月30日提交的并且题为“在视线光通信系统中的设备感知(Device Awareness in Line-Of-Sight Optical Communication Systems)”的美国临时专利申请号62/678,191的非临时申请，并在35 U.S.C.119(e)下要求保护其权益，该申请的内容通过引用并入本文，如同在此完全公开一样。

技术领域

所描述的实施方案一般涉及视线光通信系统。更具体地，所描述的实施方案涉及视线光通信系统中的设备感知，并且涉及组合运动传感器使用光通信系统以提供设备到设备位置感知的电子设备。

背景技术

随着移动电子设备诸如智能手机、平板计算机和智能可穿戴设备的使用成为现代生活中不可或缺的一部分，设备到设备的交互有望成为专门人际交流的无缝数字延伸。

设备到设备交互的先决条件是设备到设备感知。设备到设备感知在本文中被定义为电子设备通常实时地发现(识别)、映射和跟踪其他电子设备的能力。

在设备发现期间，诸如设备标识符(ID)、散列密钥和支持的协议之类的信息可以与其他电子设备交换并验证。设备发现可实现另外的数据交换(有时在比用于设备发现的(多个)信道更高带宽的信道中)。蓝牙低功耗(BLE)握手协议是设备发现握手协议的一个示例。响应时间差(握手延迟)一直是BLE握手的问题。例如，BLE握手中使用的低占空比和跳频导致发现时间长达10秒，再加上另外5秒的寻呼时间。理想情况下，设备发现过程应该能够在少于几(或两三)秒内完成。

发明内容

本公开中描述的系统、设备、方法和装置的实施方案涉及视线光通信系统，以及包括视线光通信系统的电子设备可以通过其光学地感知其他电子设备并与其他设备进行光通信握手的技术。在所描述的用于提供设备感知的技术中，当电子设备在执行光通信握手期间确定其指向与其进行光通信握手的电子设备时，电子设备可以使用运动传感器来记录其姿态。记录的设备姿态与光通信和运动传感器数据相组合，也可用于映射另一个设备的位置，并使电子设备的用户能够平移远离并破坏与另一个设备的光通信，然后轻松返回到使得能够继续与另一个设备进行光通信的记录姿态。

在第一方面，本公开描述了一种移动电子设备。移动电子设备可以包括光发射器、光接收器、运动传感器和处理器。光发射器可以具有锐角传输空间(观察场(FoR))，并且光接收器可以具有锐角接收空间(与锐角传输空间重叠的视场(FoV))。处理器可以被配置为与第二电子设备执行光通信握手。当第二电子设备在锐角传输空间和锐角接收空间内时，可以使用光发射器和光接收器执行光通信握手。处理器还可以被配置为当执行光通信握手时确定移动电子设备指向第二电子设备时记录移动电子设备的姿态，并且将移动电子设备的当前姿态与移动电子设备的记录姿态进行比较，以确定何时移动电子设备做出姿态与第二电子设备通信。

在另一方面，本公开描述了另一种移动电子设备。移动电子设备可以包括光发射器、第一光接收器、第二光接收器、运动传感器和处理器。光发射器可以具有锐角传输空间。第一光接收器可以具有第一锐角接收空间，其与锐角传输空间的第一部分重叠。第二光接收器可以具有第二锐角接收空间，其与锐角传输空间的第二部分重叠。第二部分与第一部分不同，并且第二部分在锐角传输空间内与第一部分部分重叠。处理器可以被配置为使用从第一光接收器和第二光接收器接收的信号确定第二电子设备在锐角传输空间、第一锐角接收空间和第二锐角接收空间内。处理器还可以被配置为当第二电子设备在锐角传输空间、第一锐角接收空间和第二锐角接收空间内时，与第二电子设备执行光通信握手。处理器可以另外被配置为当执行光通信握手时确定移动电子设备指向第二电子设备时记录移动电子设备的姿态，并且将移动电子设备的当前姿态与移动电子设备的记录姿态进行比较，以确定何时移动电子设备做出姿态与第二电子设备通信。

在本公开的又一方面，描述了另一种移动电子设备。移动电子设备可以包括光发射器、光接收器、运动传感器和处理器。光发射器可以具有一组多个不同的锐角传输空间，并且光接收器可以具有一组多个不同的锐角接收空间。每个锐角接收空间可以与锐角传输空间中的一个重叠。处理器可以被配置为通过在包括第二电子设备的锐角传输空间中进行传输，并且在与锐角传输空间重叠的锐角接收空间中进行接收，来与第二电子设备执行光通信握手。处理器还可以被配置为在执行光通信握手时记录移动电子设备的姿态和至少锐角传输空间或锐角接收空间的身份，并且比较移动电话的当前姿态。电子设备到移动电子设备的记录姿态，以确定何时移动电子设备做出姿态与第二电子设备通信。

在本公开的另一方面，描述了由第一电子设备执行以与第二电子设备光通信的方法。该方法可以包括与第二电子设备执行光通信握手；在执行光通信握手时记录第一电子设备的姿态；以及将第一电子设备的当前姿态与第一电子设备的记录姿态进行比较，以确定第一电子设备何时做出姿态与第二电子设备通信。

除了所述示例性方面和实施方案之外，参考附图并通过研究以下描述，更多方面和实施方案将为显而易见的。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，将容易理解本公开，其中类似的附图标号指代类似的结构元件，并且其中：

图1示出了具有视线光通信系统的电子设备的示例；

图2示出了由第一电子设备执行以与第二电子设备进行光通信的方法的示例；

图3A示出了使用单信道视线光通信系统与另一电子设备通信的电子设备的示例；

图3B示出了可以包括在参考图3A描述的单信道视线光通信系统中的部件的示例具体实施；

图3C示出了可以由光发射器和参考图3B描述的一组发射光束成形光学器件产生的示例远场电磁辐射分布图案；

图3D示出了通过参考图3B描述的一组接收光束收集光学器件的示例光线轨迹；

图3E示出了可以在参考图3A或图3B描述的视线光通信系统中使用的一组示例性发射光束成形光学器件；

图3F示出了可用于电子设备之间的光通信的光通信握手协议的示例，诸如在参考图3A描述的电子设备之间；

图4示出了使用双接收信道视线光通信系统与另一电子设备通信的电子设备的示例；

图5示出了可以在一对电子设备之间执行的一系列光通信握手的示例；

图6A至图6D示出了可用于电子设备之间的光通信的光通信握手协议的示例，例如在参考图4或图5描述的电子设备之间；

图7A示出了使用多信道视线光通信系统与其他电子设备通信的电子设备的示例；

图7B示出了可以包括在参考图7A描述的多信道视线光通信系统中的部件的示例具体实施；

图7C示出了参考图7B描述的光发射器中的光源阵列的示例布局(即，平面图)；

图7D示出了设置在光源阵列上的一组示例发射光束成形光学器件；

图7E示出了远场中的一组锐角传输空间的示例投影，并且示出了通过与锐角传输空间中的一个相关联的光源在锐角传输空间中的一个中产生的电磁辐射分布图案；

图7F示出了参考图7B描述的光接收器的光电检测器阵列的示例布局(即平面图)；以及

图8示出了电子设备的样本电气框图，该电子设备在某些情况下可以采用参考图1、图3A、图4、图5或图7A描述的设备中的一个的形式。

附图中的交叉阴影线或阴影的用途通常被提供以阐明相邻元件之间的边界并且还有利于附图的易读性。因此，存在或不存在无交叉阴影线或阴影均不表示或指示对特定材料、材料属性、元件比例、元件尺寸、类似图示元件的共同性或在附图中所示的任何元件的任何其他特性、性质或属性的任何偏好或要求。

此外，应当理解，各个特征部和元件(以及其集合和分组)的比例和尺寸(相对的或绝对的)以及其间呈现的界限、间距和位置关系在附图中被提供，以仅用于促进对本文所述的各个实施方案的理解，并因此可不必要地被呈现或示出以进行缩放并且并非旨在指示对所示的实施方案的任何偏好或要求，以排除结合其所述的实施方案。

具体实施方式

现在将具体地参考在附图中示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述不旨在将实施方案限制于一个优选实施方案。相反，其旨在涵盖可被包括在由所附权利要求书限定的所述实施方案的实质和范围内的另选形式、修改形式和等同形式。

如前所述，设备感知(或设备到设备感知)是设备到设备交互的先决条件。设备到设备位置感知也可以是有用的，因为它可以使电子设备能够在情境中与其所有者相关联(例如，当使用智能手机在会议室桌子周围私下通信时，当在高速公路上的机动车辆之间导航时，当与家庭或办公室中的智能家用电器通信时，等等)，并且可以启用交互式应用中的某些功能(例如，在增强现实游戏中定位其他玩家的能力)。从基本接近度到高分辨率(高分辨)三维(3-D)定位和姿态，在尺寸和准确度方面存在若干个级别的设备到设备位置感知。诸如全球定位系统(GPS)技术、蜂窝通信技术和Wi-Fi通信技术的远场射频(RF)技术以大量的基础设施投资为代价对设备位置进行三角测量。诸如BLE和近场通信(NFC)的近场RF技术是自持续的(例如，不需要大量的基础设施投资)但提供有限的接近度信息。在用于下一代功率高效的空间目标通信平台(例如，第五代(5G)无线系统)的RF“光束成形”技术上花费了大量的工程努力。然而，5G无线系统的高调制频率和紧凑的移动形状因素存在挑战。RF通信技术还倾向于在设备发现期间以广播模式操作，并且可以在设备到设备通信的整个过程中穿透墙壁并超过限定的空间(诸如房间)。

这里描述的电子设备可以使用视线光通信系统获得设备到设备位置感知，并且可以通过使用运动传感器记录设备姿态来维持设备到设备的位置感知。与RF通信技术相比，视线光通信技术可以提供更高的亲密度和更好的安全性。视线光通信技术还可以在通信的所有阶段期间在较窄的视场中操作，并且可以通过限制设备的视线或视场的墙壁或其他障碍物限于受限空间。

本公开中描述的电子设备采用的光通信系统可以是单信道、双信道或多信道光通信系统。光通信系统可以用于与其他电子设备执行光通信握手，并且可以在执行光通信握手时使用运动传感器来记录电子设备的姿态。记录姿态可以使电子设备的处理器能够确定何时电子设备做出姿态以与另一个电子设备通信(例如，指向另一个电子设备，或者取向为使得另一个电子设备在该电子设备的光通信空间内)。其他电子设备的记录姿态也可以帮助处理器区分其他电子设备。在一些实施方案中，可以向电子设备的用户提供姿态提示(或多个提示)。姿态提示可以引导用户如何将他们的电子设备返回到记录姿态以与另一电子设备进行光通信，并且在一些情况下可以识别(或映射)另一个电子设备或其用户。姿态提示可以例如采取显示器上显示的图标、触觉校正或确认或音频通知(例如，声音或曲调)的形式。

在电子设备具有单信道光通信系统的实施方案中，可能需要相互指向以在设备之间执行光通信握手。也就是说，第一电子设备可能需要将光收发器指向第二电子设备，反之亦然。

在电子设备具有带有部分重叠的接收信道的双接收信道光通信系统的实施方案中，可能需要相互指向以在设备之间执行光通信握手，但是由一对光接收器接收的信号(对应于双接收信道)可以用来更容易地确定电子设备何时指向另一电子设备。也就是说，当电子设备在其两个光接收器处从另一个电子设备接收到功率相对相等的信号时，可以确定电子设备指向另一电子设备。

在电子设备具有多信道光通信系统的实施方案中，电子设备可以采用空间-时间复用来与多个其他电子设备通信。在一些情况下，空间-时间复用可以包括顺序地循环通过不同光通信空间中的传输，并且与传输循环分离，同时接收来自不同光通信空间的任何传输。在一些情况下，电子设备可以组合运动感测采用光通信信道的空间-时间复用，以获得其他设备及其位置的近瞬时光学感知，并获得其他设备的数据链路信息。

在上述实施方案中的每个中，电子设备可以保持在低占空比“嗅探”模式，其中它监测由其他设备传输的光唤醒信号，直到它从另一设备接收到唤醒信号或确定其他设备本身唤醒为止。在从另一设备接收到唤醒信号时，或者在确定它需要传输(或已被请求发现其他设备)本身时，电子设备可以切换到更高占空比的活动模式。

参考图1-8讨论这些和其他实施方案。然而，本领域的技术人员将容易地理解，本文相对于这些附图所给出的详细描述仅出于说明性目的，而不应被理解为是限制性的。

图1示出了具有视线光通信系统102的电子设备100的示例。在一些实施方案中，光通信系统102可以包括光发射器和光接收器(即，光收发器)，其安装在电子设备100的外壳104的边缘上或附近。

视线光通信系统102可以具有锐角通信空间106(或视场(FoR/FoV))。如本文所使用的，包括锐角传输和/或锐角接收空间的锐角通信空间是相对于x-y坐标平面跨越锐角(即，小于90度的角度)的通信空间，该x-y坐标平面与电子设备相关联(例如，相对于穿过或接近电子设备的边缘的坐标平面)并且垂直于电子设备的主表面(例如，前表面或后表面)。对于电子设备100，并且在一些实施方案中，坐标平面可以穿过或接近电子设备100的顶部边缘并且垂直于电子设备100的前表面。可以选择坐标平面，使得当电子设备100放置在水平表面上或者握在用户的手中时，电子设备100的锐角通信空间106具有水平角度范围(或基本上水平的角度范围)。在一些实施方案中，锐角通信空间106可具有小于45度，或小于30度，或10度和15度之间的角度范围。较窄的角度通信空间可以使电子设备100能够更精确地确定另一电子设备的方向或位置，并且可以改善光通信的安全性。较宽的角度通信空间可以使电子设备100更容易地发现另一电子设备。在一些实施方案中，电子设备可以具有多个锐角通信空间，并且可以能够在锐角通信空间中的每个中单独地传输和接收。锐角通信空间106可以在正交方向上(例如，在垂直方向上)具有更宽的角度范围。

电子设备100的前表面上的显示器108可以显示由电子设备100发现的其他电子设备的身份和位置。显示器108还可以显示从其他电子设备接收的信息和/或提供用于输入要传输到其他电子设备的信息的装置。

在一些实施方案中，电子设备100可以包括运动传感器110。运动传感器110可以定位在电子设备100中或电子设备100上(例如，在外壳104中或外壳104上)，并且可以用于记录电子设备100的姿态。例如，当电子设备100光学地发现另一电子设备时，通过使用光通信系统102与另一个电子设备进行光通信，运动传感器110可以记录使得光通信发生的电子设备100的姿态。如果然后改变电子设备100的姿态，则电子设备100内的处理器112可以将电子设备100的当前姿态与记录姿态进行比较，以确定电子设备100是否做出姿态以与另一个电子设备通信。

图2示出了由第一电子设备执行以与第二电子设备光通信的方法200的示例。在一些实施方案中，电子设备中的每个可以与参考图1描述的电子设备100类似地配置。

在框202处，方法200可以包括与第二电子设备执行光通信握手。在第一电子设备是光通信的发起者的实施方案中，并且如参考图3F和图6A更详细地描述，执行光通信握手可以包括光传输周期性同步信号；从第二电子设备光接收到接收周期性同步信号的确认；以及在为周期性同步信号分配的时间窗口期间，将第二确认光传输到第二电子设备。

在第一电子设备响应光通信的发起者的实施方案中，并且如参考图3F和图6A更详细描述，执行光通信握手可以包括以低占空比光学监测同步信号；在用于执行光学监测的第一时间窗口期间光学检测周期性同步信号；在用于执行光学监测的第二时间窗口测量到同步信号的实例结束的持续时间；与第二电子设备同步并切换到高占空比，以响应测量的持续时间与第二电子设备进行光通信；向第二电子设备光传输接收周期性同步信号的确认；以及在分配给周期性同步信号的第三时间窗口期间，从第二电子设备光接收第二确认。

在框204处，方法200可以包括在执行光通信握手时记录第一电子设备的姿态。在一些情况下，姿态可以是静态姿态。在一些情况下，姿态可以包括一系列姿态或运动跟踪信息。

在框206处，方法200可以包括将第一电子设备的当前姿态与第一电子设备的记录姿态进行比较，以确定何时第一电子设备做出姿态与第二电子设备通信。

在方法200的一些实施方案中，记录姿态可以用于向第一电子设备的用户提供姿态提示。姿态提示可以引导第一电子设备的用户如何返回到记录姿态以与第二电子设备光通信。例如，姿态提示可以包括在第一电子设备的显示器上显示的图标，并且当用户移动第一电子设备时可以更新显示器上的图标的位置。以这种方式，用户可以使用图标的位置来确定第一电子设备何时指向第二电子设备，或者确定第二电子设备何时在第一电子设备的光学视场内。另选地或附加地，姿态提示可以包括触觉通知或校正，以允许用户在战术上知道第一电子设备何时指向所述第二电子设备(或第二电子设备何时在第一电子设备的光学视场内)。姿态提示还可以包括音频通知。

在方法200的一些实施方案中，可以在执行光通信握手时接收第二电子设备的标识符。在这些实施方案中，可以使用所接收的第二电子设备的标识符和第一电子设备的记录姿态来映射第二电子设备的位置。第二电子设备的映射位置可以显示在第一电子设备的显示器上，并且可以在第一电子设备移动时更新。

在方法200的一些实施方案中，至少第一电子设备可以在不同的锐角光通信空间中进行光通信(并且在一些情况下，两个电子设备可以在不同的锐角光通信空间中通信)。

在一些实施方案中，方法200可以另外包括确定到第二电子设备的粗略范围。例如，可以基于对从第二电子设备接收的信号的强度/功率的评估(和/或基于由第二电子设备测量并向第一电子设备报告的信号的强度/功率的评估)来确定粗略范围。

所确定的距离可以另外帮助第一电子设备映射第二电子设备的位置和/或向第一电子设备的用户提供姿态提示。

图3A示出了使用单信道视线光通信系统304与另一电子设备302(例如，Bob的设备，其可以是移动电子设备或固定电子设备)进行通信的电子设备300(例如，Alice的设备，其可以是移动电子设备)的示例。作为示例，电子设备300被示出为智能手机，但是电子设备300可以另选代地是平板计算机、可穿戴设备(例如，手表)或其他类型的电子设备(或具有电子子系统的系统)。为了便于解释，光通信系统与图3A中的其各自的电子设备分开示出(例如，光通信系统304与电子设备300分开示出)。在实际设备中，光通信系统将被并入其各自的电子设备中或其上。

光通信系统304可以包括光发射器306和光接收器308。光通信系统304可以使用光发射器306发射电磁辐射(例如，可见光或不可见光(例如，IR光))，并且可以使用光接收器308接收电磁辐射。在一些实施方案中，光发射器306和光接收器308可以设置在电子设备300的外壳310中或其上(例如，接近电子设备300的边缘)。电子设备300还可以包括运动传感器312和处理器314。为了便于解释，还示出了运动传感器与图3A中的其各自的电子设备分开(例如，运动传感器312与电子设备300分开示出)。

光发射器306可以具有锐角传输空间316(或FoR)。如这里所使用的，锐角传输或接收空间是相对于与电子设备相关联的x-y坐标平面跨越锐角(即，小于90度的角度)的通信空间，该x-y坐标平面与电子设备相关联(例如，相对于穿过或接近电子设备的边缘的坐标平面)并且垂直于电子设备的主表面(例如，前表面或后表面)。对于电子设备300，并且在一些实施方案中，坐标平面可以穿过或靠近电子设备300的顶部边缘并且垂直于电子设备300的前表面318。可以选择坐标平面，使得当电子设备放置在水平表面上或者握在用户的手中时，电子设备的锐角传输或接收空间具有水平角度范围(或基本上水平的角度范围)。在一些实施方案中，锐角传输空间316可具有小于45度，或小于30度，或在10度和15度之间的角度范围。较窄的角度传输或接收空间可以使电子设备能够更精确地确定另一电子设备的方向或位置，并且可以改善光通信的安全性。较宽的角度传输或接收空间可以使电子设备能够更容易地发现另一电子设备。

光接收器308可以具有锐角接收空间320。锐角接收空间320可以与锐角传输空间316重叠，并且在一些情况下可以是与锐角传输空间316相同的空间(或基本上相同的空间)(例如，如图3A所示)。

在一些实施方案中，运动传感器312可包括加速度计、陀螺仪或磁力计。在一些实施方案中，运动传感器312还可以包括处理器。处理器314可以控制电子设备300的一些或全部操作，并且可以直接或间接地与电子设备300的一些或全部其他部件通信。处理器314可以是单个处理器，或者可以包括用于执行相同或不同功能的不同部件。

处理器314可以被配置为当另一个电子设备在锐角传输空间316和锐角接收空间320内时，与另一电子设备(即，第二电子设备)执行光通信握手。在一些实施方案中，另一个电子设备可以是电子设备302。电子设备302可以具有与电子设备300的光通信系统304配置相同或类似的光通信系统。光通信握手可以使电子设备300能够与电子设备302进行光通信。在一些示例中，电子设备300、302可以使其用户能够在坐在会议桌周围或在房间中往来时进行通信。在其他示例中，电子设备300、302可以是附近机动车辆的导航系统。在其他示例中，电子设备300可以是智能手机或遥控器，并且电子设备302可以是电子设备300可以与其通信以控制电器、照明、加热、警报系统等中的一个或多个的固定电器或控制器。

处理器314还可以被配置为当执行光通信握手时确定电子设备300指向第二电子设备302时记录电子设备300的姿态，并且将电子设备300的当前姿态与电子设备300的记录姿态进行比较以确定电子设备300何时做出姿态与电子设备302通信。可以使用由运动传感器312提供的一个或多个信号来确定姿态，并且姿态可以包括例如电子设备300的航向角或电子设备302的方向位置。在一些实施方案中，电子设备300可以无限地存储记录姿态，或者直到电子设备300确定使得电子设备300能够与电子设备302进行光通信的新姿态。在一些实施方案中，电子设备300可以在电子设备300被保持在记录姿态中但是不能重新建立与电子设备302的光通信一段时间之后丢弃或清除记录姿态。

在一些实施方案中，处理器314可以被配置为向电子设备300的用户提供姿态提示。姿态提示可以引导电子设备300的用户如何将电子设备300返回到记录姿态以与第二电子设备302进行光通信。

在一些实施方案中，姿态提示可以采取图标322在电子设备300的显示器324上的相对位置的形式。图标322可以标识第二电子设备302或其用户(例如，Bob)，并且可以在用户相对于第二电子设备302移动电子设备300时改变显示器324上的位置。在一些实施方案中，可以在显示器324上显示用于解释关于电子设备300的第二电子设备的方向或位置的参考。例如，电子设备300、302所在的房间的墙壁可以显示在电子设备300的显示器324上。附加地或另选地，处理器314可以使电子设备300的触觉输出系统向用户传递触觉姿态提示。触觉姿态提示可以指示用户何时将电子设备300的光通信系统304指向第二电子设备302，并且在一些情况下可以包括基于电子设备300是否指向更靠近或更远离第二电子设备302方向的方向的不同姿态提示。处理器314还可以使电子设备300的扬声器以音频通知的形式提供姿态提示。

电子设备300、302之间的光通信取决于相互指向。也就是说，每个电子设备300、302需要指向另一个电子设备。如果电子设备300被移动以指向Charlie或Dave的电子设备328或330，并且Charlie或Dave的电子设备328或330指向电子设备300(即，Alice的电子设备)，则电子设备300可以与这些其他电子设备328、330中的一个执行光通信握手，并且与这些其他电子设备328、330中的一个通信。当电子设备300记录每个发现的电子设备的姿态时，电子设备300的用户可以接收并响应由电子设备300提供的提示(例如，视觉、触觉和/或音频提示)以返回使电子设备300能够与特定的其他电子设备通信的姿态。

图3B示出了可以包括在参考图3A描述的单信道视线光通信系统304中的部件的示例具体实施。如图所示，光发射器306和光接收器308可以安装在基板332诸如印刷电路板(PCB)上。举例来说，光发射器306可以发射电磁辐射(例如，可见光或不可见光(例如，IR光))，并且在一些情况下可以包括一组光源334，包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)、垂直外腔表面发射激光器(VECSEL)，或发光二极管(LED)(例如，有机LED(OLED)、谐振腔LED(RC-LED)、微LED(mLED)、超发光LED(SLED)等)。在一些实施方案中，光发射器306可包括光源阵列(例如，IR光源阵列，诸如IR VCSEL阵列)。光接收器308可以接收电磁辐射，并且在一些情况下可以包括光电检测器336。

一组光学器件可以设置在光发射器306的光发射路径或光接收器308的光接收路径中的至少一个中。例如，一组发射光束成形光学器件338可以设置在光发射器306上，并且一组接收光束收集光学器件340可以设置在光接收器308上。该组光学器件可以提供参考图3A描述的锐角传输空间316和锐角接收空间320之间的重叠。

在一些实施方案中，包括在该组发射光束成形光学器件338和该组接收光束收集光学器件340中的一些或全部光学器件可以结合到(即，形成在或包括在)单片介质342(即，单个结构)中。将包括在该组发射光束成形光学器件338和该组接收光束收集光学器件340中的一些或全部光学器件结合到单片介质342中可以降低成本并提高光学器件对准准确度。在一些实施方案中，单片介质342可以是模制塑料结构。单片介质342可以安装到(例如，粘结到)基板332。在一些实施方案中，可以在基板332和单片介质342之间设置一个或多个电互锁，诸如电互锁374(或者如果该组发射光束成形光学器件338和该组接收光束收集光学器件340不在基板332和该组发射光束成形光学器件338之间结合到单片介质342中)。以这种方式，如果该组发射光束成形光学器件338从基板332移开并且光源334发射的光可能代表眼睛危险，则可以检测到移位并且可以在检测到移位时将光源334立即断电。

在一些实施方案中，该组发射光束成形光学器件338可包括变形透镜344，其具有在正交方向(例如，水平和垂直方向)上的不同焦距和工作距离。不同的焦距和工作距离可以与光源334的发射区域一起限定参考图3A描述的锐角传输空间316(或角度纵横比)。在一些情况下，变形透镜344的工作距离可以设置为焦距的约0.6-0.8倍，以实现光发射器306在近场的“软图像”。这可以使得能够在远场获得与光发射器306中的光学变化无关的明确限定的均匀照明。

在一些实施方案中，该组接收光束收集光学器件340可包括具有高数值孔径的非球面透镜346。非球面透镜346可以在光接收表面上(例如，在单片介质342的外表面上)具有正光学功率(例如，强正光学功率)，并且在光发射表面上(例如，在单片介质342的光接收器面对表面上)具有负光学功率(例如，中等负光学功率)。非球面透镜346的光接收表面上的强正光学功率可以将在光接收表面上接收的光的入射角转换为光电检测器336上的不同图像高度。非球面透镜346的光发射表面上的中等负光学功率可以校正场像差。

光电检测器336可以包括窄带光谱滤波器(或与之相关联)，其目标为(通过)由光发射器306的光源334发射的电磁辐射的波长。窄带光谱滤波器可以在光接收器308(或光电检测器336)的光接收路径中。光电检测器336可以具有与光发射器306的角度纵横比匹配的角度纵横比，并且可以放置在比非球面透镜346的焦平面更短的距离处，以最小化像差。

图3C示出了示例远场电磁辐射分布图案348，其可以由光发射器306和参考图3B描述的该组发射光束成形光学器件338产生。远场电磁辐射分布图案348可以具有高纵横比，其中光在一个方向(例如，垂直方向)上比在正交方向(例如，水平方向)上更大程度地发散。在一些实施方案中，参考图3B描述的该组发射光束成形光学器件338可以在两个正交方向上对由光发射器306发射的光束进行成形(例如，在水平方向上使光束变窄，并且在垂直方向上使光束变宽(即，使其发散))。

图3D示出了通过参考图3B描述的该组接收光束收集光学器件340的示例光线轨迹350。如图所示，该组接收光束收集光学器件340可以将接收光350a、350b的入射角转换为光电检测器336上的不同图像高度。光电检测器336可以放置在“软焦点”位置，该位置比该组接收光束收集光学器件340的焦平面更靠近。组合该组接收光束收集光学器件340的正负光学功率布置，可以使场像差最小化，并且从不同入射角空间到达的接收光350a和350b可以在光电检测器336的表面上具有均匀的光束大小。

图3E示出了可以在参考图3A或图3B描述的视线光通信系统304中使用的发射光束成形光学器件352的示例另选组。可以使用发射光束成形光学器件352来代替该组发射光束成形光学器件338。发射光束成形光学器件352包括一组相同的微光学器件354，其相对于一组光源356横向布置。微光学器件(或一组微光学器件)可以设置在每个光源356上方(例如，以1对1的对应关系)。在一些实施方案中，该组微光学器件354可以提供比参考图3B描述的该组发射光束成形光学器件338更精确的光束成形(但可能以更严格的制造和组装公差为代价)。

在又一个实施方案中，该组发射光束成形光学器件352可以由平面光学形式的衍射光学元件(DOE)代替。与折射光学器件相比，DOE可以组装成具有更宽松的组装公差(但可能以降低的透射吞吐量为代价)。

图3F示出了可用于电子设备(诸如参考图3A描述的电子设备300和302)之间的光通信的光通信握手协议358的示例。电子设备300可以包括光发射器306(标记为Alice_TX)和光接收器308(标记为Alice_RX)。电子设备302可以包括标记为Bob_TX的光发射器，以及标记为Bob_RX的光接收器。光通信握手协议358假设电子设备300、302的相互指向(即，光通信握手协议358假设电子设备300的光通信系统指向电子设备302的光通信系统，并且反之亦然)。

在时间T0之前，电子设备300、302中的每个可以光学地监测由另一设备传输的同步信号(例如，电子设备300、302中的每个可以处于嗅探模式)。监测可以由Alice_RX和Bob_RX以低占空比在周期性监测实例360(对于电子设备300)或362(对于电子设备302)执行。另选地，可以以高占空比但低频率执行监测。在时间T0，电子设备300可以确定搜索另一电子设备，特别是哪个其他电子设备可以是电子设备302，或者通常是另一电子设备。

在T1，电子设备300可以使用Alice_TX来光传输唤醒或同步信号364(SYN(x))，并且在下一个周期性监测实例362a处，电子设备302可以使用Bob_RX来接收同步信号364的一部分。在接收到同步信号364的一部分之后，电子设备302可以将Bob_RX切换到较高占空比监听模式，并且在较高占空比监听模式的第一实例366处，电子设备302可以从实例366的开始到同步信号364的结束测量延迟(dT)。电子设备302可以使用测量的延迟(dT)来使Bob_RX与Alice_TX同步。给定预定的已知传输/接收循环模式，电子设备302还可以使用测量的延迟(dT)来使Bob_TX与Alice_RX同步。如图所示，预定的已知传输/接收循环模式可以由周期368定义，周期368具有在时间T1和T2之间的传输/接收部分，以及在时间T3和T4之间的接收/传输部分。可以在T2和T3之间以及在一个周期368的T4和下一个周期368的T1之间提供短帧间间隔(SIFS)。

在与电子设备300同步之后，电子设备302可以使用Bob_TX将同步确认信号370(SYN(y)+ACK(x+1))传输到Alice_RX。同步确认信号370可以跨越整个接收/传输部分，或者可以限于接收/传输部分的一部分(例如，接收/传输部分的一半或四分之一)以提供其他设备可用的时间带宽。在接收到同步确认信号370之后，电子设备300可以使用Alice_TX来传输同步确认信号372(SYN(x)+ACK(y+1))。同步确认信号372可以跨越整个传输/接收部分，或者可以限于传输/接收部分的一部分(例如，传输/接收部分的一半或四分之一)以使得能够继续传输同步信号364，或提供其他设备可用的时间带宽。

在同步确认信号370、372的传输之后，光通信握手协议358完成，并且电子设备300、302可以进行另外的光通信。

图4示出了使用双接收信道视线光通信系统与另一电子设备402(例如，移动电子设备或固定电子设备)通信的电子设备400(例如，移动电子设备)的示例404。作为示例，电子设备400被示出为智能手机，但是电子设备400可以另选地是平板计算机、可穿戴设备(例如，手表)或其他类型的电子设备(或具有电子子系统的系统)。

光通信系统404可以包括光发射器406、第一光接收器408a和第二光接收器408b。第一光接收器408a可以定位在光发射器406的第一侧上，第二光接收器408b可以定位在光发射器406的第二侧上，其中光发射器406的第一侧和第二侧与光发射器406的侧面相对。光通信系统404可以使用光发射器406发射电磁辐射(例如，可见光或不可见光(例如，IR光))，并且可以使用第一光接收器408a和/或第二光接收器408b接收电磁辐射。第一光接收器408a和第二光接收器408b实现电子设备400的双接收信道能力。在一些实施方案中，光发射器406、第一光接收器408a和第二光接收器408b可以设置在电子设备400的外壳410中或其上(例如，接近电子设备400的边缘)。电子设备400还可以包括运动传感器412和处理器414。

光发射器406可以具有锐角传输空间416(或FoR)。锐角传输空间416可以相对于穿过或接近电子设备400的顶部边缘并且垂直于电子设备400的前表面418的坐标平面跨越锐角。可以选择坐标平面，使得当电子设备400放置在水平表面上或者握在用户的手中时，锐角传输空间416具有水平角度范围(或基本上水平的角度范围)。在一些实施方案中，锐角传输空间416可具有小于45度，或小于30度，或在10度和15度之间的角度范围。较窄的角度传输空间可以使电子设备400能够更精确地确定另一电子设备的方向或位置，并且可以改善光通信的安全性。较宽的角度传输空间可以使电子设备400更容易地发现另一电子设备。

第一光接收器408a可以具有第一锐角接收空间420a。第一锐角接收空间420a可以与锐角传输空间416的第一部分422a重叠，并且还可以具有不与锐角传输空间416重叠的部分。第二光接收器408b可以具有第二锐角接收空间420b，并且还可以具有不与锐角传输空间416重叠的部分。第二锐角接收空间420b可以与锐角传输空间416的第二部分422b重叠。第二部分422b与第一部分422a不同，并且在锐角传输空间416内部分地与第一部分422a重叠。

第一锐角接收空间420a、第二锐角接收空间420b和锐角传输空间416之间的重叠可以限定用于电子设备400的中央通信空间440a。仅第一锐角接收空间420a和锐角传输空间416之间的重叠可以限定左通信空间440b。仅第二锐角接收空间420b和锐角传输空间416之间的重叠可以限定右通信空间440c。当电子设备402在中央通信空间440a、左通信空间440b或右通信空间440c中时，电子设备400可以与电子设备402通信，但是当电子设备402在电子设备400的中央通信空间440a内时，可以改善通信(例如，接收的光信号强度可以改善)和/或更安全。

在一些实施方案中，运动传感器412可包括加速度计、陀螺仪或磁力计。在一些实施方案中，运动传感器412还可以包括处理器。处理器414可以控制电子设备400的一些或全部操作，并且可以直接或间接地与电子设备400的一些或全部其他部件通信。处理器414可以是单个处理器，或者可以包括用于执行相同或不同功能的不同部件。

处理器414可以被配置为确定何时另一电子设备在锐角传输空间416、第一锐角接收空间420a和第二锐角接收空间420b内(例如，在中央通信空间内)。在一些实施方案中，处理器414还可以被配置为确定另一电子设备何时在左通信空间或右通信空间中。处理器414可以使用从第一光接收器408a和第二光接收器408b接收的信号进行这些确定。例如，处理器414可以响应于在第一光接收器408a、第二光接收器408b或两个光接收器408a、408b处从另一个电子设备接收光通信而做出确定。

处理器414还可以被配置为与另一电子设备(即，第二电子设备)执行光通信握手。在一些实施方案中，光通信握手可以仅在另一个电子设备在锐角传输空间416、第一锐角接收空间420a和第二锐角接收空间420b内(即，在中央通信空间内)时执行。在其他实施方案中，处理器414可以另选地或另外地与在左通信空间、中央通信空间或右通信空间内的另一电子设备执行光通信握手。

在一些实施方案中，电子设备400可以与电子设备402光通信。电子设备402可以具有与电子设备400的光通信系统404配置相同或类似的光通信系统。光通信握手可以使电子设备400能够与电子设备402光通信。在一些示例中，电子设备400、402可以使其用户能够在坐在会议桌周围或在房间中交际时进行通信。在其他示例中，电子设备400、402可以是附近机动车辆的导航系统。在其他示例中，电子设备400可以是智能手机或遥控器，并且电子设备402可以是电子设备400可以与其通信以控制电器、照明、加热、警报系统等中的一个或多个的固定电器或控制器。

处理器414还可以被配置为当执行光通信握手时确定电子设备400指向第二电子设备402时(例如，当确定第二电子设备402在中央通信空间440a中时)记录电子设备400的姿态，并且将电子设备400的当前姿态与电子设备400的记录姿态进行比较以确定电子设备400何时做出姿态与电子设备402通信。可以使用由运动传感器412提供的一个或多个信号来确定姿态，并且可以包括例如电子设备400的航向角或电子设备402的方向位置。在一些实施方案中，电子设备400可以无限期地存储记录姿态，或者直到电子设备400确定使电子设备400能够与电子设备402光通信的新姿态。在一些实施方案中，电子设备400可以在电子设备400被保持在记录姿态中一段时间，但是已经不能与电子设备402重新建立光通信之后丢弃或清除记录姿态。

在一些实施方案中，当确定第二电子设备402在左通信空间440b或右通信空间440c中时，处理器414还可以记录电子设备400的姿态。这些位置可用于引导用户将电子设备400指向第二电子设备402。

在一些实施方案中，处理器414可以被配置为向电子设备400的用户提供姿态提示。姿态提示可以引导电子设备400的用户如何将电子设备400返回到记录姿态以与第二电子设备402光通信。

在一些实施方案中，姿态提示可以采取电子设备400的显示器上的图标的相对位置的形式(例如，如参考图3A所描述的)。图标可以标识第二电子设备402或其用户(访客#3)，并且可以在用户相对于第二电子设备402移动电子设备400时改变显示器上的位置。在一些实施方案中，可以在显示器上显示用于解释关于电子设备400的第二电子设备的方向或位置的参考。例如，电子设备400、402所在的房间的墙壁可以显示在电子设备400的显示器上。附加地或另选地，处理器414可以使电子设备400的触觉输出系统向用户传递触觉姿态提示。触觉姿态提示可以指示用户何时将电子设备400的光通信系统404指向第二电子设备402，并且在一些情况下可以包括基于电子设备400是否指向更接近或更远离第二电子设备402方向的方向的不同姿态提示。处理器414还可以使电子设备400的扬声器以音频通知的形式提供姿态提示。

电子设备400、402之间的光通信取决于相互指向。也就是说，每个电子设备400、402需要指向另一个电子设备。如果移动电子设备400以指向访客#1、#2、#4或#5的电子设备428、430、432或434，并且电子设备428、430、432或434指向电子设备400(即，主机设备)，则电子设备400可以与这些其他电子设备428、430、432或434中的一个执行光通信握手，并与这些其他电子设备428、430、432或434中的一个进行通信。当电子设备400记录每个发现的电子设备的姿态时，电子设备400的用户可以接收并响应由电子设备400提供的提示(例如，视觉、触觉和/或音频提示)以返回使电子设备400能够与特定的其他电子设备进行通信的姿态。

在电子设备400的替代实施方案中，第一光接收器408a和第二光接收器408b可以都设置在光发射器406的同一侧上，或者以仍然提供参考图4描述的重叠的发射/接收空间416、420a、420b的其他方式设置。

图5示出了可以在一对电子设备500、502之间执行的示例系列光通信握手500。在一些情况下，电子设备500、502可以是参考图4描述的电子设备400、402的示例。电子设备500、502中的每个可以包括双接收信道视线光通信系统，其具有可以如参考图4所描述进行配置的光发射器和光接收器对。

在第一光通信握手504期间，第一电子设备500(主机)可以光传输唤醒或同步信号(例如，唤醒信标)，而第二电子设备502(访客)光学地监测同步信号(参见姿态506)。同步信号可以与主机ID(即，主机的标识符，其可以是预定或随机标识符)一起传输(或可以是主机ID)。

在传输同步信号之后，主机可以转换到监听模式(参见姿态508)。如果访客接收到由主机传输的同步信号，则访客可以唤醒(例如，从低占空比监测模式转换到更高占空比通信模式)并且光传输引导信号。引导信号可以与访客ID(即，访客的标识符，其可以是预定或随机标识符)一起传输(或可以是访客ID)。当处于监听模式时，主机可以光学地接收由访客传输的同步确认信号。

当执行第一光通信握手504时，可以平移(例如，向左或向右旋转)电子设备500、502中的任一个或两个。在一些情况下，主机可以光传输同步信号的多个实例，并且访客可以光学地接收同步信号的一个或多个实例。类似地，客体可以光传输引导信号的一个或多个实例，并且主机可以光学地接收引导信号的一个或多个实例。主机和访客可以各自记录每个接收信号的光学功率(在其光接收器中的一个或两个处)、主机或访客的姿态或其他信息。主机和访客中的每个可以使用该记录的信息来确定优化其与另一个设备的光通信的姿态。

在第二光通信握手510期间，访客可以继续光传输引导信号(和访客ID)，同时主机光学地监测引导信号(参见姿态512)。在主机确定其指向访客并且在其光接收器中的每个处接收来自访客的光通信之后，主机可以向访客光传输单向锁定确认信号(参见姿态514)。在一些实施方案中，单向锁定确认信号可以与主机ID(其与访客ID组合)一起传输(或可以是主机ID)。另选地，单向锁定确认信号可以与附加或不同的信息一起传输。

在第三光通信握手516期间，主机可以继续光传输单向锁定确认信号，同时访客光学地监测单向锁定确认信号(参见姿态518)。在访客确定它指向主机并且在其光接收器中的每个处从主机接收光通信之后，访客可以向主机光传输互锁确认信号(参见姿态520)。在一些实施方案中，互锁确认信号可以与主机ID(其与访客ID组合)一起传输(或可以是主机ID)。另选地，互锁确认信号可以与附加或不同的信息一起传输。

图6A示出了可用于电子设备之间的光通信的光通信握手协议600的示例，诸如在参考图4描述的电子设备400和402之间，或者在参考图5描述的电子设备500和502之间。第一电子设备可以包括光发射器(标记为Alice_TX)和一对光接收器(标记为Alice_RX_1和Alice_RX_2)。第二电子设备可以包括光发射器(标记为Bob_TX)和一对光接收器(标记为Bob_RX_1和Bob_RX_2)。

在时间T0之前，电子设备中的每个可以光学地监测由另一设备传输的同步信号(例如，电子设备中的每个可以处于嗅探模式)。监测可以由Alice_RX_1、Alice_RX_2、Bob_RX_1和Bob_RX_2以低占空比在周期性监测实例602(对于Alice的设备(以下称为Alice))或604(对于Bob的设备(以下称为Bob))执行。在时间T0，Alice可以确定搜索另一电子设备，特别是哪个其他电子设备可以是Bob，或者通常是另一电子设备。

在T1，Alice可以使用Alice_TX光传输唤醒或同步信号606(SYN(x))，并且在下一个周期性监测实例604a，Bob可以使用Bob_RX_1接收同步信号606的一部分(或者另选地，通过Bob_RX_1和/或Bob_RX_2)。在接收到同步信号606的一部分之后，Bob可以将Bob_RX_1和Bob_RX_2切换到较高占空比监听模式，并且在较高占空比监听模式的第一实例608处，Bob可以从实例608开始到同步信号606结束测量延迟(dT)(例如，使用Bob_RX_1)。Bob可以使用测量的延迟(dT)来同步Bob_RX_1和Bob_RX_2两者与Alice_TX。给定预定的已知传输/接收循环模式，Bob还可以使用测量的延迟(dT)来使Bob_TX与Alice_RX_1和Alice_RX_2同步。如图所示，预定的已知传输/接收循环模式可以由具有在时间T1和T2之间的传输/接收部分与在时间T3和T4之间的接收/传输部分的周期610来定义。可以在T2和T3之间以及在一个时段610的T4和下一个时段610的T1之间提供SIFS。

在与Alice同步之后，Bob可以使用Bob_TX向Alice传输同步确认信号612(SYN(y)+ACK(x+1))。同步确认信号612可以由Alice_RX_2(或者另选地，由Alice_RX_1和/或Alice_RX_2)接收。同步确认信号612可以是如图5中参考的引导信号。同步确认信号612可以跨越整个接收/传输部分，或者可以限于接收/传输部分的一部分(例如，接收/传输部分的一半或四分之一)以提供其他设备可用的时间带宽。在接收到同步确认信号612(例如，在Alice_RX_2处)之后，Alice可以使用Alice_TX向Bob传输同步确认信号614(SYN(x)+ACK(y+1))。同步确认信号614可以跨越整个传输/接收部分，或者可以限于传输/接收部分的一部分(例如，传输/接收部分的一半或四分之一)以使得能够继续传输同步信号606，或提供其他设备可用的时间带宽。同步确认信号614可以由Bob_RX_1(或者另选地，由Bob_RX_1和/或Bob_RX_2)接收。

在同步确认信号612、614的传输之后，光通信握手协议600完成，Alice和Bob同步，并且Alice和Bob可以进行另外的光通信，诸如在平移和感测时或之后执行的另外的光握手，以确保Alice指向Bob并且反之亦然、另外的验证协议、安全协议、数据交换等。

图6B示出了可用于电子设备之间的光通信的光通信握手协议620的示例，诸如在参考图4描述的电子设备400和402、参考图5描述的电子设备500和502，或者参考图6A描述的Alice和Bob设备之间。通过举例的方式，图6B参考Alice和Bob设备描述，该设备参考图6A描述。

图6B示出了光通信握手协议600的尾端，Bob使用Bob_TX向Alice传输同步确认信号612(SYN(y)+ACK(x+1))，并且Alice使用Alice_TX向Bob传输同步确认信号614(SYN(x)+ACK(y+1))。

在Alice和Bob之间执行光通信握手之后，Charlie的设备(此后为Charlie)也可以与Alice执行光通信握手协议600。在执行类似于Bob的dT测量之后，Charlie可以通过传输/接收部分622与Alice同步并且间接地与Bob同步。在与Alice同步之后，Charlie可以使用Charlie_TX向Alice传输同步确认信号624(SYN(z)+ACK(x+2))。同步确认信号624可以是如图5中参考的引导信号。同步确认信号624可以限于接收/传输部分的一部分(例如，接收/传输部分的一半或四分之一，因为Charlie可以检测到接收/传输部分的前半部分被另一方占用，该另一方在接收/传输部分的前半部分中传输ACK(y+1))。在接收到同步确认信号624(例如，在Alice_RX_2处)之后，Alice可以使用Alice_TX向Charlie传输同步确认信号626(SYN(x)+ACK(z+1))。同步确认信号626可以限于传输/接收部分的一部分(例如，传输/接收部分的一半或四分之一)，以提供其他设备(例如，Bob)可用的时间带宽。同步确认信号626可以由Charlie_RX_1接收。

在同步确认信号624、626的传输之后，光通信握手协议620完成，Alice和Charlie被同步并且可以进行另外的光通信，诸如在平移和感测时或之后执行的另外的光握手以确保Alice指向Charlie并且反之亦然。

图6C示出了可用于电子设备之间的光通信的光通信握手协议630的示例，诸如在参考图4描述的电子设备400和402、参考图5描述的电子设备500和502，或者参考图6A和图6B描述的Alice、Bob和Charlie设备之间。作为示例，参考Alice、Bob和Charlie设备描述图6C，这些设备参考图6A和图6B描述，但是图6C与参考图6B描述的场景(其中Charlie在Bob与Alice执行握手之后与Alice执行握手)不同，因为图6C示出了Bob和Charlie尝试并行(例如，同时)与Alice执行握手的场景。

在时间T0之前，Alice、Bob和Charlie中的每个可以光学地监测由另一设备传输的同步信号(例如，Alice、Bob和Charlie中的每个可以处于嗅探模式)。监测可以由Alice_RX_1、Alice_RX_2、Bob_RX_1、Bob_RX_2、Charlie_RX_1和Charlie_RX_2以低占空比在周期性监测实例632(对于Alice)、634(对于Bob)或636(对于Charlie)执行。在时间T0，Alice可以确定搜索另一电子设备，特别是其他电子设备可以是Bob或Charlie，或者通常是另一电子设备。

在T1，Alice可以使用Alice_TX来光传输唤醒或同步信号638(SYN(x))。在下一个周期性监测实例634a处，Bob可以使用Bob_RX_1接收同步信号638的一部分。在下一个周期性监测实例636a处，Charlie可以使用Charlie_RX_1接收同步信号638的一部分。在接收到同步信号638的一部分之后，Bob可以将Bob_RX_1和Bob_RX_2切换到较高占空比监听模式，并且Charlie可以将Charlie_RX_1和Charlie_RX_2切换到较高占空比监听模式。

在较高占空比监听模式的第一实例640处，Bob可以测量从实例640开始到同步信号638结束的延迟(dT)(例如，使用Bob_RX_1)。Bob可以使用测量的延迟(dT)来同步Bob_RX_1和Bob_RX_2两者与Alice_TX。给定预定的已知传输/接收循环模式，Bob还可以使用测量的延迟(dT)来使Bob_TX与Alice_RX_1和Alice_RX_2同步。如图所示，预定的已知传输/接收循环模式可以由具有在时间T1和T2之间的传输/接收部分与在时间T3和T4之间的接收/传输部分的周期642来定义。可以在T2和T3之间，以及在一个周期642的T4和下一个周期642的T1之间提供SIFS。

类似地，在较高占空比监听模式的第一实例644处，Charlie可以测量从实例644开始到同步信号638结束的延迟(dT2)(例如，使用Charlie_RX_1)。Charlie可以使用测量的延迟(dT2)将Charlie_RX_1和Charlie_RX_2两者与Alice_TX同步。Charlie还可以使用测量的延迟(dT2)将Charlie_TX与Alice_RX_1和Alice_RX_2两者同步。

在与Alice同步之后，Bob可以使用Bob_TX向Alice传输同步确认信号646(SYN(y)+ACK(x+1))。同步确认信号646可以是如图5中参考的引导信号。可以在具有随机定时、分配给Bob的定时或基于周期性监测实例634定时的定时的较低占空比循环窗口内传输同步确认信号646。

在与Alice同步之后，Charlie可以使用Charlie_TX向Alice传输同步确认信号648(SYN(z)+ACK(x+1))。同步确认信号648可以是如图5中参考的引导信号。同步确认信号648可以在具有随机定时，分配给Charlie的定时或基于周期性监测实例636定时的定时的较低占空比窗口内传输。

同步确认信号646、648的持续时间和定时可以降低Bob和Charlie的信号646、648之间发生冲突的可能性。如果Alice在不同时间接收到同步确认信号646、648，则Alice可以基于它们的到达时间来区分Bob和Charlie的通信，并且此后在不同窗口内向Bob和Charlie传输指示Bob和Charlie何时可以向Alice传输。如果同步确认信号646、648冲突，则Bob和Charlie可以在不同时间随机重传同步确认信号646、648。

图6D示出了可用于电子设备之间的光通信的光通信握手协议650的示例，诸如在参考图4描述的电子设备400和402、参考图5描述的电子设备500和502，或者参考图6A和图6B描述的Alice和Bob设备之间。作为示例，参考Alice和Bob设备描述图6D，该设备参考图6A和图6B描述。

图6D示出了光通信握手协议600的尾端，其中Alice使用Alice_TX向Bob传输同步确认信号614(SYN(x)+ACK(y+1))。在执行光通信握手协议600之后，Alice可以通过指向Bob获得对Bob的单向锁定。在一些情况下，Alice可能已经指向Bob。在其他情况下，Alice可能需要平移以指向Bob。当Alice确定是否已经实现对Bob的单向锁定时，Alice和Bob可以继续传输同步确认信号612、614(或引导信号)。迟早，Alice可以在其两个光接收器(即，Alice_RX_1和Alice RX_2)处接收Bob的同步确认信号612，并且可以确定接收信号612的光学功率在其光接收器是否相同(或充分平衡)。在做出这样的确定之后，Alice可以记录其姿态并使用Alice_TX将单向锁定确认信号652(SYN(x+P)+ACK(y+1)光传输到Bob。在一些实施方案中，单向锁定确认信号652可以与Alice的标识符(例如，主机ID)(其与Bob的标识符(例如，访客ID)组合)一起传输(或可以是Alice的标识符)。另选地，单向锁定确认信号可以与附加或不同的信息一起传输。单向锁定确认信号652可以跨越整个传输/接收部分，或者可以限于传输/接收部分的一部分(例如，传输/接收部分的一半或四分之一)以使得能够继续传输同步信号606，或提供其他设备可用的时间带宽。单向锁定确认信号652可以由Bob_RX_1(或者另选地，由Bob_RX_1和/或Bob_RX_2)接收。该段中描述的光通信握手是参考图5描述的第二光通信握手510的示例。

在Alice确认与Bob的单向锁定之后(或同时)，Bob可以通过指向Alice获得对Alice的锁定。在一些情况下，Bob可能已经指向Alice。在其他情况下，Bob可能需要平移以指向Alice。当Bob确定是否已经实现对Alice的锁定时，Alice和Bob可以继续传输同步确认信号612、614(或引导信号)。或者，如果Alice已经确认对Bob的单向锁定，则Alice可以继续传输单向锁定确认信号652，而Bob继续传输同步确认信号612。迟早，Bob可以在其两个光接收器(即，Bob_RX_1和Bob RX_2)处接收Alice的单向锁定确认信号652(或同步确认信号614)，并且可以确定接收信号652或612的光学功率在其光接收器处是相同的(或充分平衡的)。在做出这样的确定之后，Bob可记录其姿态并使用Bob_TX将互锁确认信号654(SYN(y+P)+ACK(x+1))光学传输至Alice。另选地，如果Alice尚未完成对Bob的锁定，则Bob可以传输单向锁定确认信号。在一些实施方案中，互锁确认信号654可以与Alice的标识符(例如，主机ID)(其与Bob的标识符(例如，访客ID)组合)一起传输(或可以是Alice的标识符)。另选地，互锁确认信号可以与附加或不同的信息一起传输。互锁确认信号654可以跨越整个接收/传输部分，或者可以限于接收/传输部分的一部分(例如，如果Alice被Bob锁定，则互锁确认信号654的一半或四分之一可以由Alice_RX_1和/或Alice_RX_2，以及由Alice_RX_1和Alice_RX_2两者接收)。该段中描述的光通信握手是参考图5描述的第三光通信握手516的示例。

在传输单向和互锁确认信号652、654之后，Alice和Bob同步，并且Alice和Bob可以参与另外的光通信，诸如另外的认证协议、安全协议、数据交换等。

图7A示出了使用多信道视线光通信系统704与其他电子设备(其可以是移动电子设备或固定电子设备)通信的电子设备700(例如，Alice的设备，其可以是移动电子设备)的示例。作为示例，电子设备700被示出为智能手机，但是电子设备700可以另选地是平板计算机、可穿戴设备(例如，手表)或其他类型的电子设备(或具有电子子系统的系统)。为了便于解释，光通信系统与图7A中的它们各自的电子设备分开示出(例如，光通信系统704与电子设备700分开示出)。在实际设备中，光通信系统将被并入其各自的电子设备中或其上。

光通信系统704可以包括光发射器706和光接收器708。光通信系统704可以使用光发射器706发射电磁辐射(例如，可见光或不可见光(例如，IR光))，并且可以使用光接收器708接收电磁辐射。在一些实施方案中，光发射器706和光接收器708可以设置在电子设备700的外壳710中或其上(例如，接近电子设备700的边缘)。电子设备700还可以包括运动传感器712和处理器714。为了便于解释，还示出了运动传感器与图7A中的它们各自的电子设备分开(例如，运动传感器712被示出与电子设备700分开)。

光发射器706可以具有一组多个不同(例如，非重叠或部分重叠)的锐角传输空间716(或FoR)，诸如空间716a、716b、716c、716d和716e。在另选实施方案中，光发射器706可具有多于或少于五个锐角传输空间716。锐角传输空间716中的每个可以相对于坐标平面跨越锐角。该坐标平面穿过电子设备700的顶部边缘或接近该顶部边缘并且垂直于电子设备700的前表面718。可以选择坐标平面，使得当电子设备700放置在水平表面上或者握在用户的手中时，锐角传输空间716中的每个具有水平角度范围(或基本上水平的角度范围)。在一些实施方案中，锐角传输空间716中的每个可具有小于45度，或小于30度，或在10度和15度之间的角度范围。较窄的角度传输空间可以使电子设备700能够更精确地确定另一电子设备的方向或位置，并且可以改善光通信的安全性。

光接收器708可以具有一组多个不同(例如，非重叠或部分重叠)的锐角接收空间720。每个锐角接收空间720(例如，空间720a、720b、720c、720d和720e)可以与对应的锐角传输空间716重叠，并且在一些情况下可以与对应的锐角传输空间716重合(如图所示)或基本上重合。在另选实施方案中，光接收器708可具有多于或少于五个锐角接收空间720。每个重叠的锐角传输空间716和锐角接收空间720可以配对以形成单独的锐角通信空间(或信道；例如，锐角通信空间)。在一些实施方案中，电子设备700可以向/从一个或多个其他电子设备传输或接收(例如，以1-1或1-多个配置)。电子设备的传输和接收可以以半双工方式进行，其中电子设备一次在一个锐角传输空间716中传输或者一次在一个锐角接收空间720中接收(即，设备的传输和接收可以在时间和空间上多路复用)。这可以减少不同空间之间的干扰。另选地，电子设备可以同时在两个或更多个(或所有)锐角传输空间中传输，同时在两个或更多个(或所有)锐角接收空间720中接收，和/或同时传输和接收。在一些实施方案中，电子设备700可以顺序地在不同的锐角传输空间716中传输，并且同时在不同的锐角接收空间720中接收。

在一些实施方案中，运动传感器712可包括加速度计、陀螺仪或磁力计。在一些实施方案中，运动传感器712还可以包括处理器。处理器714可以控制电子设备700的一些或全部操作，并且可以直接或间接地与电子设备700的一些或全部其他部件通信。处理器714可以是单个处理器，或者可以包括用于执行相同或不同功能的不同部件。

处理器714可以被配置为当另一个电子设备处于锐角通信空间中的一个内时，与另一电子设备(即，第二电子设备)执行光通信握手。在一些实施方案中，另一个电子设备可以是电子设备702。电子设备702可以具有与电子设备700的光通信系统704配置相同或类似的光通信系统。光通信握手可以使电子设备700能够与电子设备702进行光通信。在一些示例中，电子设备700、702可以使其用户能够在坐在会议桌周围或在房间中交际时进行通信。在其他示例中，电子设备7300、702可以是附近机动车辆的导航系统。在其他示例中，电子设备700可以是智能手机或遥控器，并且电子设备702可以是电子设备700可以与其通信以控制电器、照明、加热、警报系统等中的一个或多个的固定电器或控制器。

处理器714还可以被配置为在执行光通信握手时记录电子设备700的姿态，并且将电子设备700的当前姿态与电子设备700的记录姿态进行比较以确定何时电子设备700做出姿态与电子设备702通信。姿态可以使用由运动传感器712提供的一个或多个信号确定，并且可以包括例如电子设备700的航向角或电子设备702的方向位置。在一些实施方案中，电子设备700可以无限期地存储记录姿态，或者直到电子设备700确定使电子设备700能够与电子设备702光通信的新姿态。在一些实施方案中，电子设备700可以在电子设备700被保持在记录姿态中一段时间，但是已经不能与电子设备702重新建立光通信之后丢弃或清除记录姿态。

在一些实施方案中，处理器714可以被配置为向电子设备700的用户提供姿态提示。姿态提示可以引导电子设备700的用户关于如何将电子设备700返回到记录姿态以与第二电子设备702光通信。

在一些实施方案中，姿态提示可以采取图标724在电子设备700的显示器726上的相对位置的形式。图标724可以标识第二电子设备702或其用户(例如，Bob)，并且可以在用户相对于第二电子设备702移动电子设备700时改变显示器726上的位置。在一些实施方案中，可以在显示器726上显示用于解释相对于电子设备700的第二电子设备的方向或位置的参考。例如，电子设备700、702所在的房间的墙壁可以显示在电子设备700的显示器726上。附加地或另选地，处理器714可以使电子设备700的触觉输出系统向用户传递触觉姿态提示。触觉姿态提示可以指示用户何时将电子设备700的光通信系统704指向第二电子设备702，并且在一些情况下可以包括基于电子设备700是否指向更靠近或更远离第二电子设备702方向的方向的不同姿态提示。处理器714还可以使电子设备700的扬声器以音频通知的形式提供姿态提示。

在一些实施方案中，电子设备700的显示器726可以显示用于电子设备700能够与之通信的不同电子设备的一组姿态提示。在这些实施方案中，该组姿态提示可以使电子设备700的用户能够定位电子设备700，使得电子设备700的多个信道最佳地取向以与一组其他电子设备通信。如图7A所示，电子设备700被定位成使得其可以在中央通信空间(例如，空间0)中与第二电子设备702(Bob)通信，并且在最右通信空间(例如，空间+2)中与第三电子设备728(Charlie)通信，并且在最左通信空间(例如，空间-2)中与第四电子设备730(Dave)通信。

在一些实施方案中，处理器714可用于确定电子设备702的粗略范围。例如，可以基于从电子设备702接收的信号的强度/功率的评估来确定粗略范围(和/或基于由电子设备702测量并报告给电子设备702的信号的强度/功率的评估。电子设备700)。

电子设备700、702之间的光通信取决于相互指向。也就是说，每个电子设备700、702需要指向另一个电子设备的通信空间。然而，与参考图3和图4描述的电子设备300、400相反，多信道电子设备700、702可以同时指向多个其他电子设备的通信空间。

图7B示出了可以包括在参考图7A描述的多信道视线光通信系统704中的部件的示例具体实施。如图所示，光发射器706和光接收器708可以安装在基板732诸如PCB上。举例来说，光发射器706可以发射电磁辐射(例如，可见光或不可见光(例如，IR光))，并且在一些情况下可以包括光源阵列734，诸如IR光源阵列(例如，IR VCSEL、VECSEL或LED(例如，OLED、RC-LED、mLED或SLED)等)。光源734中的不同的光源734可以由处理器714单独控制(例如，单独寻址、激活、去激活或调整)，使得由不同光源进行的光传输可以在相同或不同的时间进行，并且可以包括相同或不同的信号或数据。

光接收器708可以接收电磁辐射，并且在一些情况下可以包括光电检测器736的阵列。光电检测器736中的不同光电检测器736可以由处理器714单独寻址，使得可以通过不同的光电检测器736单独地接收光并且可以单独地集成电荷。

一组发射光束成形光学器件738可以设置在光发射器706上，并且一组接收光束收集光学器件740可以设置在光接收器708上。在一些实施方案中，包括在该组发射光束成形光学器件738和该组接收光束收集光学器件740中的一些或全部光学器件可以安装在附接到基板732的框架部件742内的孔中。在其他实施方案(未示出)中，包括在该组发射光束成形光学器件738和该组接收光束收集光学器件740中的一些或全部光学器件可以结合到(即，形成在或包括在)单片介质中(即，单个结构)。可以在基板732和该组发射光束成形光学器件738之间提供一个或多个电互锁，诸如电互锁766和768。以这种方式，如果该组发射光束成形光学器件738从基板732移开并且光源734发射的光可能代表眼睛危险，则可以检测到移位并且可以在检测到移位时将光源734立即断电。

在一些实施方案中，该组发射光束成形光学器件738可包括刻面微光学器件、衍射光学元件或其他光学元件。该组发射光束成形光学器件738可以使由不同光源发射的电磁辐射发射到不同的锐角传输空间716中。在一些实施方案中，该组发射光束成形光学器件738可以包括变形透镜，该变形透镜在正交方向(例如，水平和垂直方向)上具有不同的焦距和工作距离。不同的焦距和工作距离可以与光源734的发射区域一起限定参考图7A描述的锐角传输空间716。在一些情况下，变形透镜的工作距离可以设置为焦距的约0.6-0.8倍，以实现光发射器706在近场的“软图像”。这可以使得能够在远场获得与光发射器706中的光学变化无关的明确定义的均匀照明。

在一些实施方案中，该组接收光束收集光学器件740可包括聚光透镜744。聚光透镜744和/或具有凹入的光接收表面的透镜746(例如，场平面光学滤波器)，该透镜746定位在聚光透镜744和光电检测器736的阵列之间，可以引起在聚光透镜744的光接收表面上的不同组的入射角处接收的光将被转移到不同的光电检测器736。在不同组的入射角处接收的光是在不同的锐角接收空间中接收的光。在一些实施方案中，该组接收光束收集光学器件740可包括具有高数值孔径的非球面透镜。非球面透镜可以在光接收表面上具有正光学功率(例如，强正光学功率)，并且在光发射表面上具有负光学功率(例如，中等负光学功率)。非球面透镜的光接收表面上的强正光学功率可以将在光接收表面上接收的光的入射角转换到光电检测器736的阵列中的不同光电检测器。非球面透镜的光发射表面上的中等负光学功率可以校正场像差。

光电检测器阵列736可包括窄带光谱滤光器(或与之相关联)，其目标为(通过)由光源734的阵列发射的电磁辐射的波长。窄带光谱滤波器可以在光接收器708(或光电检测器736的阵列)的光接收路径中。当该组接收光束收集光学器件740包括非球面透镜(或在其他实施方案中)时，光电检测器736的阵列可以放置在比非球面透镜的焦平面更短的距离处，以最小化像差。

图7C示出了参考图7B描述的光发射器706中的光源734的阵列的示例布局(即，平面图)。每个光源734a、734b、734c、734d和734e可以包括点光源750的阵列，诸如IR VCSEL的阵列。点光源750可以布置成交错的列，如图所示，或者以其他图案布置。

图7D示出了布置在光源734的阵列上方的一组示例发射光束成形光学器件738。该组发射光束成形光学器件738可以使由不同光源734发射的电磁辐射发射到不同的锐角传输空间716(例如，锐角传输空间716a、716b、716c、716d和716e)，如图7E所示。图7E中示出了可以由光发射器706中的光源734和该组发射光束成形光学器件738的一种组合产生的示例远场电磁辐射分布图案752。远场电磁辐射分布图案752可以具有高纵横比，其中光在一个方向(例如，垂直方向)上比在正交方向(例如，水平方向)上更大程度地发散。举例来说，锐角传输空间716被示出为部分重叠。

图7F示出了参考图7B描述的光接收器708的光电检测器736的阵列的示例布局(即，平面图)。示例布局包括光电检测器736a、736b、736c、736d和736e，其具有除矩形或方形边界之外的多边形边界。光电检测器736中的不同光电检测器也具有不同形状的边界。在另选的实施方案中，光电检测器可具有矩形和/或相同形状的边界。

图8示出了电子设备800的样本电气框图，该电子设备在一些情况下可以采用参考图1、图3A、图4，、图5或图7A描述的设备中的一个的形式。电子设备800可包括显示器802(例如，发光显示器)、处理器804、电源806、存储器808或存储设备、传感器系统810或输入/输出(I/O)机构812(例如，输入/输出设备、输入/输出端口或触觉输入/输出接口)或光通信系统814。处理器804可控制电子设备800的一些或全部操作。处理器804可直接或间接地与电子设备800的一些或全部其他部件进行通信。例如，系统总线或其他通信机构816可以提供处理器804、电源806、存储器808、传感器系统810、I/O机构812和光通信系统814之间的通信。

处理器804可以被实现为能够处理、接收或传输数据或指令的任何电子设备，无论这些数据或指令是软件还是固件的形式或以其他方式编码。例如，处理器804可包括微处理器、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、控制器或此类设备的组合。如本文所述，术语“处理器”意在涵盖单个处理器或处理单元、多个处理器、多个处理单元或一个或多个其他适当配置的计算元件。

应当指出的是，电子设备800的部件可由多个处理器控制。例如，电子设备800的选择部件(例如，传感器系统810或光通信系统814)可由第一处理器控制并且电子设备800的其他部件(例如，显示器802)可由第二处理器控制，其中第一处理器和第二处理器可或不可彼此通信。

电源806可利用能够向电子设备800提供能量的任何设备来实现。例如，电源806可包括一个或多个电池或可充电电池。附加地或另选地，电源806可以包括将电子设备800连接到另一电源诸如壁装电源插座的电源连接器或电源线。

存储器808可以存储可由电子设备800使用的电子数据。例如，存储器808可以存储电数据或内容，诸如，例如，音频和视频文件、文档和应用程序、设备设置和用户偏好、定时信号、控制信号，以及数据结构或数据库。存储器808可包括任何类型的存储器。仅以举例的方式，存储器808可以包括随机存取存储器、只读存储器、闪存存储器、可移动存储器、其他类型的存储元件或这些存储器类型的组合。

电子设备800还可包括被定位在电子设备800上的几乎任何位置处的一个或多个传感器系统810。传感器系统810可以感测一种或多种类型的参数，诸如但不限于电子设备800的显示器802、冠部、按钮或外壳上的力或压力；光；触摸；热；移动；相对运动；用户的生物计量数据(例如，生物参数)；等等。例如，(多个)传感器系统810可包括表冠传感器系统、热传感器、位置传感器、光或光学传感器、加速度计、压力换能器、陀螺仪、磁力仪、健康监测传感器等。此外，一个或多个传感器系统810可利用任何适当的感测技术，包括但不限于电容、超声波、电阻、光学、超声、压电和热感测技术。在一些示例中，(多个)传感器系统810可包括本文所述的传感器系统中的一个或多个。

I/O机构812可以将数据传输到用户或另一电子设备或从用户或另一电子设备接收数据。I/O机构812可以包括显示器、触摸感测输入表面、冠部、一个或多个按钮(例如，图形用户界面“home”按钮)、一个或多个相机、一个或多个麦克风或扬声器、一个或多个端口诸如麦克风端口，和/或键盘。附加地或另选地，I/O机构812可以经由通信网络诸如无线和/或有线网络连接来传输电信号。无线和有线网络连接的示例包括但不限于蜂窝网络、Wi-Fi、蓝牙、IR和以太网连接。

光通信系统814可以是本文所述的光通信系统中任一个的示例。

上述描述为了进行解释使用了特定命名来提供对所述实施方案的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，在阅读本说明书之后，不需要具体细节即可实践所述实施方案。因此，出于例示和描述的目的，呈现了对本文所述的具体实施方案的前述描述。它们并非旨在是穷举性的或将实施方案限制到所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，在阅读本说明书之后，鉴于上面的教导内容，许多修改和变型是可能的。

Claims (22)

1.一种移动电子设备，包括：

光发射器，所述光发射器具有锐角传输空间；

光接收器，所述光接收器具有与所述锐角传输空间重叠的锐角接收空间；

运动传感器；以及

处理器，所述处理器被配置为：

当第二电子设备在所述锐角传输空间和所述锐角接收空间内时，使用所述光发射器和所述光接收器与所述第二电子设备执行光通信握手；

当执行所述光通信握手时确定所述移动电子设备正在指向所述第二电子设备时，使用所述运动传感器记录所述移动电子设备的姿态；

将所述移动电子设备的当前姿态与所述移动电子设备的记录姿态进行比较，以确定何时所述移动电子设备做出姿态与所述第二电子设备通信；以及

当所述移动电子设备不能重新建立与所述第二电子设备的所述光通信握手时，清除所述记录姿态。

2.根据权利要求1所述的移动电子设备，其中所述处理器还被配置为：

向所述移动电子设备的用户提供姿态提示；其中：

所述姿态提示引导所述用户如何将所述移动电子设备返回至所述记录姿态以与所述第二电子设备进行光通信。

3.根据权利要求1所述的移动电子设备，还包括：

基板，在所述基板上安装有所述光接收器和所述光发射器；其中：

所述光发射器包括红外光源的阵列；以及

所述光接收器包括光电检测器。

4.根据权利要求1所述的移动电子设备，还包括：

设置在所述光发射器上的一组发射光束成形光学器件；以及

设置在所述光接收器上的一组接收光束收集光学器件。

5.根据权利要求4所述的移动电子设备，还包括：

单片介质，所述单片介质包括所述一组发射光束成形光学器件和所述一组接收光束收集光学器件；其中：

所述一组发射光束成形光学器件包括变形透镜，所述变形透镜具有在正交方向上的不同焦距和工作距离，在正交方向上的所述不同焦距和工作距离至少部分地限定所述锐角传输空间；以及

所述一组接收光束收集光学器件包括非球面透镜，所述非球面透镜在所述单片介质的外表面上具有正光学功率，并且在所述单片介质的面向光接收器的表面上具有负光学功率。

6.根据权利要求4所述的移动电子设备，其中：

所述光接收器包括光电检测器；以及

所述一组接收光束收集光学器件将由所述一组接收光束收集光学器件接收的光的入射角转换为所述光电检测器上的不同图像高度。

7.根据权利要求4所述的移动电子设备，其中：

所述光发射器包括一组光源；以及

所述一组发射光束成形光学器件包括一组相同的微光学器件，其中所述一组相同的微光学器件中的一个微光学器件设置在所述一组光源中的每个光源上方。

8.根据权利要求1所述的移动电子设备，还包括：

一组光学器件，所述一组光学器件设置在所述光发射器的光发射路径或所述光接收器的光接收路径中的至少一个中；

在所述光接收器的所述光接收路径中的窄带光谱滤波器；其中：

所述一组光学器件提供所述锐角传输空间和所述锐角接收空间之间的重叠；以及

所述窄带光谱滤波器使由所述光发射器发射的电磁辐射波长通过。

9.一种移动电子设备，包括：

光发射器，所述光发射器具有锐角传输空间；

第一光接收器，所述第一光接收器具有与所述锐角传输空间的第一部分重叠的第一锐角接收空间；

第二光接收器，所述第二光接收器具有与所述锐角传输空间的第二部分重叠的第二锐角接收空间，所述第二部分与所述第一部分不同，并且所述第二部分在所述锐角传输空间内部分地与所述第一部分重叠；

运动传感器；以及

处理器，所述处理器被配置为：

使用从所述第一光接收器和所述第二光接收器接收的信号确定第二电子设备在所述锐角传输空间、所述第一锐角接收空间和所述第二锐角接收空间内；

当所述第二电子设备在所述锐角传输空间、所述第一锐角接收空间和所述第二锐角接收空间内时，与所述第二电子设备执行光通信握手；

当执行所述光通信握手时确定所述移动电子设备指向所述第二电子设备时记录所述移动电子设备的姿态；

将所述移动电子设备的当前姿态与所述移动电子设备的记录姿态进行比较，以确定何时所述移动电子设备做出姿态与所述第二电子设备通信；以及

当所述移动电子设备不能重新建立与所述第二电子设备的所述光通信握手时，清除所述记录姿态。

10.根据权利要求9所述的移动电子设备，其中所述处理器还被配置为：

向所述移动电子设备的用户提供姿态提示；其中：

所述姿态提示引导所述用户如何将所述移动电子设备返回至所述记录姿态以与所述第二电子设备进行光通信。

11.一种移动电子设备，包括：

光发射器，所述光发射器具有一组多个不同的锐角传输空间；

光接收器，所述光接收器具有一组多个不同的锐角接收空间，每个锐角接收空间与所述锐角传输空间中的一个锐角传输空间重叠；

运动传感器；以及

处理器，所述处理器被配置为：

通过在包括第二电子设备的锐角传输空间中进行传输，并在与所述锐角传输空间重叠的锐角接收空间中进行接收，来与第二电子设备执行光通信握手；

在执行所述光通信握手时，记录所述移动电子设备的姿态以及至少所述锐角传输空间或所述锐角接收空间的标识；

将所述移动电子设备的当前姿态与所述移动电子设备的记录姿态进行比较，以确定所述移动电子设备何时做出姿态以与所述第二电子设备进行通信；以及

当所述移动电子设备不能重新建立与所述第二电子设备的所述光通信握手时，清除所述记录姿态。

12.根据权利要求11所述的移动电子设备，其中所述处理器还被配置为：

向所述移动电子设备的用户提供姿态提示；其中：

所述姿态提示引导所述用户如何将所述移动电子设备返回至所述记录姿态以与所述第二电子设备进行光通信。

13.根据权利要求11所述的移动电子设备，其中所述光发射器包括：

光源的阵列；以及

一组发射光束成形光学器件，所述一组发射光束成形光学器件设置在所述光源的阵列上；其中：

所述一组发射光束成形光学器件将由不同光源发射的光引导至不同的锐角传输空间中；以及

所述光源能够由所述处理器单独控制。

14.根据权利要求13所述的移动电子设备，其中所述光接收器包括：

光电检测器的阵列，

一组接收光束收集光学器件，所述一组接收光束收集光学器件设置在所述光电检测器的阵列上方；其中：

所述一组接收光束收集光学器件将从不同的锐角接收空间接收的光引导至不同的光电检测器。

15.根据权利要求14所述的移动电子设备，其中所述一组接收光束收集光学器件包括：

场平面光学滤波器，所述场平面光学滤波器设置在所述光电检测器的阵列上方；以及

聚光透镜，所述聚光透镜设置在所述场平面光学滤波器上方。

16.根据权利要求14所述的移动电子设备，其中所述处理器还被配置为：

使用从所述光电检测器中的至少一个光电检测器接收的信号来确定所述第二电子设备的接近度。

17.一种由第一电子设备执行的用于与第二电子设备进行光通信的方法，包括：

与所述第二电子设备执行光通信握手；

在执行所述光通信握手时，记录所述第一电子设备的姿态；

将所述第一电子设备的当前姿态与所述第一电子设备的记录姿态进行比较，以确定何时所述第一电子设备做出姿态与所述第二电子设备进行通信；以及

当所述第一电子设备不能重新建立与所述第二电子设备的所述光通信握手时，清除所述记录姿态。

18.根据权利要求17所述的方法，其中执行所述光通信握手包括：

光学地传输周期性同步信号；

从所述第二电子设备光学地接收对于接收所述周期性同步信号的确认；以及

在针对所述周期性同步信号分配的时间窗口期间，将第二确认光学地传输至所述第二电子设备。

19.根据权利要求17所述的方法，其中执行所述光通信握手包括：

以低占空比光学监测同步信号；

在用于执行所述光学监测的第一时间窗口期间对周期性同步信号进行光学检测；

在用于执行所述光学监测的第二时间窗口处，测量到所述同步信号的实例结束的持续时间；

响应于所测量的持续时间，与所述第二电子设备同步并且切换到高占空比，以用于与所述第二电子设备进行光通信；

将对于接收所述周期性同步信号的确认光学地传输至所述第二电子设备；以及

在针对所述周期性同步信号分配的第三时间窗口期间，从所述第二电子设备光学地接收第二确认。

20.根据权利要求17所述的方法，还包括：

向所述第一电子设备的用户提供姿态提示；其中：

所述姿态提示引导所述用户如何将所述第一电子设备返回至所述记录姿态以与所述第二电子设备进行光通信。

21.根据权利要求17所述的方法，还包括：

在执行所述光通信握手时接收所述第二电子设备的标识符；

使用所接收的所述第二电子设备的标识符和所述第一电子设备的所述记录姿态来映射所述第二电子设备的位置；其中：

所述第二电子设备的映射位置在所述第一电子设备的显示器上显示；以及

当移动所述第一电子设备时，更新显示在所述显示器上的所述映射位置。

22.根据权利要求17所述的方法，还包括：

确定在所述第一电子设备的第一锐角光通信空间中在所述第一电子设备和所述第二电子设备之间传输的第一组信号的第一组定时；

确定在所述第一电子设备的第二锐角光通信空间中在所述第一电子设备和所述第二电子设备之间传输的第二组信号的第二组定时；以及

根据所述第一组定时和所述第二组定时确定从所述第一电子设备到所述第二电子设备的距离。

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