CN111756444B - 基于光波束可切换的可见光通信发射器的通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可见光通信技术领域，是一种基于光波束可切换的可见光通信发射器及通信方法，前者包括发射器上行子系统、基础数据收发单元、发射器下行子系统；发射器下行子系统包括多个LED光源子阵列、多个驱动电路；发射器上行子系统选定排序中光信号强度最高的1个或2个光波束；基础数据收发单元包括接收天线单元、数字解调器、数据调制单元。本发明能加调制载数据流至光信号强度最高的光波束中，增强了发射器上行子系统所接收到的光波束质量，使得发射器上行子系统无论位于可见光通信小区的任意位置，均能将数据流集中于发射器上行子系统所在方位的光波束中，保证了其接收到的光波束质量及通信质量。

Description

基于光波束可切换的可见光通信发射器的通信方法

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，是一种基于光波束可切换的可见光通信发射器及通信方法。

背景技术

在室内外场景下，可见光通信主要是通过将数据电信号通过驱动电路加载到基于LED (为保证发射功率水平，一般为LED阵列)的照明基础设施，被驱动点亮的LED光源所发出的光波束就携带了数据信息，进而为光源所照射到灯下及周边区域提供无线信号覆盖。具体的，单一光源通过照射所覆盖的室内外区域就成为一个天然地通信小区。在中小尺寸的室内场景，光源的数量相对有限，甚至出现整个房间仅有单一LED光源布放于房间天花板的中心位置，现有可见光通信技术方案中普遍采用符合朗伯光波束LED的发射器设计。朗伯光源的空间符合特性，随着光线出射角的增加，接收平面的接受规律按照余弦规律递减，因此导致光源发出的绝大多数光功率集中于光源正下方，在远离灯下区域的可见光通信小区边缘区域，移动终端所能接收到的可见光通信信号会显著降低，最终导致覆盖不足，甚至造成通信链路的频繁中断。

发明内容

本发明提供了一种基于光波束可切换的可见光通信发射器及通信方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有的可见光通信平面型发射器存在的在远离灯下区域的边缘区域，移动终端所能接收到的可见光通信信号质量低的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种基于光波束可切换的可见光通信发射器，包括绝缘壳体、发射器上行子系统、基础数据收发单元、发射器下行子系统；

所述发射器下行子系统包括设置在绝缘壳体底部外侧的平面基础电路板和设置在平面基础电路板上的多个LED光源子阵列、设置在绝缘壳体内部的多个驱动电路，驱动电路的个数与LED光源子阵列个数相同且一一对应，驱动电路控制对应的LED光源子阵列发射携带有标识信息的光波束或携带有调制数据流的光波束，且各个LED光源子阵列发射的携带有标识信息的光波束分别指向不同的方向；

所述发射器上行子系统，接收携带有标识信息的光波束，记录每个光波束的光信号强度及其携带的标识信息，并获取光信号强度的强弱排队顺序，选取光信号强度最高的1个或2个光波束，将对应的标识信息发送至基础数据收发单元；

所述基础数据收发单元包括设置在绝缘壳体内部的接收天线单元、数字解调器、数据调制单元，接收天线单元接收发射器上行子系统发送的标识信息，数字解调器解调获得标识信息，数据调制单元输出多路相同的标识信息和多路相同的调制数据流至各个驱动电路，标识信息、调制数据流、驱动电路三者的数量相同。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述驱动电路包括开关模块和偏置器，且每个开关模块对应一种标识信息，标识信息控制开关模块打开，开关模块与偏置器连接，开关模块控制偏置器加载调制数据流。

上述上行子系统包括光电探测器、放大器、比较器、数字调制器、数模转换器、射频调制器、发射天线，光电探测器、放大器、比较器、数字调制器、数模转换器、射频调制器、发射天线依次连接，接收携带标识信息的光波束，发射携带选定标识信息的射频信号。

上述LED光源子阵列为发出单一非朗伯型非圆周对称光波束的LED光源。

上述所述标识信息包括光波束总数和标识号，标识号为二进制的标识号。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种基于光波束可切换的可见光通信发射器的通信方法，包括：

各个驱动电路控制对应的LED光源子阵列发射携带有标识信息的光波束，其中各个携带有标识信息的光波束分别指向不同的方向，且每个光波束携带的标识信息均不相同；

发射器上行子系统接收携带有标识信息的光波束，记录每个光波束的光信号强度及其携带的标识信息，并获取光信号强度的强弱排队顺序，选取光信号强度最高的1个或2个光波束，将对应的标识信息发送至基础数据收发单元；

接收天线单元接收发射器上行子系统发送的标识信息，数字解调器解调获得标识信息，数据调制单元输出多路相同的标识信息和多路相同的调制数据流至各个驱动电路，其中标识信息、调制数据流、驱动电路三者的数量相同；

每个驱动电路均获得一路标识信息和一路调制数据流，通过标识信息启动对应的驱动电路，驱动电路加载调制数据流至对应的LED光源子阵列，LED光源子阵列发射携带有调制数据流的光波束。

下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：

上述发射器上行子系统接收携带有标识信息的光波束，判断是否所有LED光源子阵列发射的携带有标识信息的所有光波束均被接收，包括：

发射器上行子系统首次接收携带有标识信息的光波束，并记录光波束的光信号强度及标识信息，根据该标识信息，确定LED光源阵列发射的光波束总数N_光波束，其中标识信息包括光波束总数和标识号；N_光波束与N_{LED光源子阵列}相同；

发射器上行子系统继续接收携带有标识信息的光波束，记录光波束的光信号强度及标识信息，并对光信号强度的强弱排队顺序进行更新；

判断已记录的标识信息条数是否小于N_光波束；响应于否，则停止接收光波束，保留已记录的光信号强度、标识信息、光信号强度的强弱排队顺序；响应于是，则将记录次数加 1，判断记录次数是否达到最大值；

判断记录次数是否达到最大值，响应于是，则停止接收光波束，保留已记录的光信号强度、标识信息、光信号强度的强弱排队顺序；响应于否，则发射器上行子系统继续接收携带有标识信息的光波束。

上述发射器上行子系统根据光信号强度的强弱排队顺序，选取光信号强度最高的1个或2个光波束，包括：

获取光信号强度的强弱排队顺序中第一位置的光信号强度P_光波束1和第二位置的光信号强度P_光波束2，判断P_光波束1和P_光波束2差值的绝对值是否大于ΔP_阈值；

响应于是，则将光信号强度P_光波束1对应光波束的标识信息发送至基础数据收发单元；

响应于否，则两个光信号强度P_光波束1和P_光波束2对应光波束的标识信息均发送至基础数据收发单元。

上述标识信息启动对应的驱动电路，该驱动电路加载该调制数据流至对应的LED光源子阵列，LED光源子阵列发射携带有标识信息的光波束，包括：

接收天线单元接收发射器上行子系统发送的标识信息，数字解调器解调获得标识信息，数据调制单元接收数据流和该标识信息，并输出多路相同的标识信息和多路相同的调制数据流至各个驱动电路，其中标识信息、调制数据流、驱动电路三者的数量相同；

每个驱动电路均获得一路标识信息和一路调制数据流，标识信息与驱动电路中的开关模块进行匹配；

启动匹配成功的开关模块，将调制数据流经偏置器加载至对应的LED光源子阵列，LED 光源子阵列发射加载有调制数据流的光波束；其余匹配不成功的开关模块均不启动，与之对应的各个LED光源子阵列发射加载有直流驱动信号的光波束。

上述发射器上行子系统将标识信息发送至基础数据收发单元时，对该标识信息进行编码并通过射频信号的形式发送至基础数据收发单元。

本发明中发射器上行子系统接收发射器下行子系统发射的光波束的光信号强度和标识数据，并将接收的光波束的光信号强度由强到弱进行排序，基础数据收发单元加调制载数据流至光信号强度最高的1个或2个光波束中，从而增强了发射器上行子系统所接收到的光波束质量，使得发射器上行子系统无论位于可见光通信小区的任意位置，均能将数据流集中于发射器上行子系统所在方位的光波束中，保证了其接收到的光波束质量及通信质量，避免了引入额外的发射功率消耗。并且本发明设有绝缘壳体，防尘防水，能有效增强可见光通信平面型发射器的使用寿命。

附图说明

附图1为本发明实施例1的结构示意图。

附图2为本发明实施例1中发射器下行子系统的结构示意图。

附图3为本发明实施例1中基础数据收发单元的结构示意图。

附图4为本发明实施例1中接收天线单元的结构示意图。

附图5为本发明实施例1中数据调制单元的结构示意图。

附图6为本发明实施例1中驱动电路的结构示意图。

附图7为本发明实施例1中发射器上行子系统的结构示意图。

附图8为本发明实施例2的流程图。

附图9为本发明实施例2中发射器上行子系统接收光波束的流程图。

附图10为本发明实施例2中发射器上行子系统选定标识信息的流程图。

附图11为本发明实施例2中发射器下行子系统发射携带有调制数据流的光波束的流程图。

附图12为本发明实施例3中方形场景光波束覆盖示意图。

附图13为本发明实施例4中LED矩形场景光束覆盖示意图。

附图14为本发明实施例4中LED矩形场景边缘区域光束覆盖示意图。

附图15为本发明实施例4中LED矩形场景中心区域光束覆盖示意图。

附图16为本发明实施例5中LED三角排列光源示意图。

附图17为本发明实施例6中LED方形排列光源示意图。

附图18为本发明实施例7中LED圆周排列光源示意图。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1，如附图1、2、3、4、5所示，该基于光波束可切换的可见光通信发射器，包括绝缘壳体、发射器上行子系统、基础数据收发单元、发射器下行子系统；

所述发射器下行子系统包括设置在绝缘壳体底部外侧的平面基础电路板和设置在平面基础电路板上的多个LED光源子阵列、设置在绝缘壳体内部的多个驱动电路，驱动电路的个数与LED光源子阵列个数相同且一一对应，驱动电路控制对应的LED光源子阵列发射携带有标识信息的光波束或携带有调制数据流的光波束，且各个LED光源子阵列发射的携带有标识信息的光波束分别指向不同的方向；

所述发射器上行子系统，接收携带有标识信息的光波束，记录每个光波束的光信号强度及其携带的标识信息，并获取光信号强度的强弱排队顺序，选取光信号强度最高的1个或2个光波束，将对应的标识信息发送至基础数据收发单元；

所述基础数据收发单元包括设置在绝缘壳体内部的接收天线单元、数字解调器、数据调制单元，接收天线单元接收发射器上行子系统发送的标识信息，数字解调器解调获得标识信息，数据调制单元输出多路相同的标识信息和多路相同的调制数据流至各个驱动电路，标识信息、调制数据流、驱动电路三者的数量相同。

本发明中发射器上行子系统为用户端，接收发射器下行子系统发射的光波束的光信号强度和标识数据，并将接收的光波束的光信号强度由强到弱进行排序，基础数据收发单元加调制载数据流至光信号强度最高的1个或2个光波束中，从而增强了发射器上行子系统所接收到的光波束质量，使得发射器上行子系统无论位于可见光通信小区的任意位置，均能将数据流集中于发射器上行子系统所在方位的光波束中，保证了其接收到的光波束质量及通信质量，避免了引入额外的发射功率消耗。并且本发明设有绝缘壳体，防尘防水，能有效增强可见光通信平面型发射器的使用寿命。

上述技术方案中，LED光源子阵列可为发出单一非朗伯型非圆周对称光波束的LED光源。该LED光源整体呈现扁平椭球状，展现出明显的空间指向性，所发出的非朗伯型光波束有非旋转对称的空间辐射特性。每个LED光源子阵列均设置在平面基础电路板上，且各个LED光源子阵列向不同方向发射光波束，由此多个LED光源子阵列在空间上共用相同发射器站址位置，极大的减少了所需站址的数量，能适用于站址总量明显不足的可见光通信场所，甚至是仅有单一发射器站址位置(也就是只有单一光源位置)的场所，避免了由于增加LED光源阵列尺寸所导致的造价成本显著增加，保持了方案在造价上的优势。

上述各个LED光源子阵列发射的携带有标识信息的光波束分别指向不同的方向，各个方向的方位角之间可等间隔，则其中第n_{LED光源子阵列}个LED光源子阵列发射的光波束指向方向的两个方位角可通过一下方式计算：

θ_n左侧＝[θ_初始左侧+(360/(2N_{LED光源子阵列}))×(n_{LED光源子阵列}-1)]

θ_n右侧＝[θ_初始左侧+(360/(2N_{LED光源子阵列}))×(n_{LED光源子阵列}-1)]+180°

其中，θ_初始左侧为第一个LED光源子阵列发射的光波束指向方向的左侧方位角，N_{LED光源子阵列}为LED光源阵列中LED光源子阵列的总数量，n_{LED光源子阵列}为第n个LED光源子阵列，n＝2,…N_{LED光源子阵列}。

其中，360为360度，2N_{LED光源子阵列}体现光波束指向方向的方位角，例如θ_初始左侧和θ_初始右侧共同组成第一个LED光源子阵列发射的光波束的方位角，即θ_初始右侧＝θ_初始左侧+180°。其余LED光源子阵列发射的光波束的覆盖水平方位角同理。

上述多个LED光源子阵发射的携带有标识信息的光波束，每个光波束的标识信息都是唯一的，标识信息包括光波束总数和标识号，标识号可为二进制的标识号。使用二进制位为标识号，能保证标识信息的信息量较小，因而占用较小的传输资源，如果有8个LED 光源子阵列，发射8个光波束，仅需要3个二进制位标识所有光波束即可；如果有4个 LED光源子阵列，发射4个光波束，仅需要2个二进制位标识所有光波束即可，如果有2 个LED光源子阵列，发射2个光波束，仅需要一个二进制位标识所有光波束即可。

上述技术方案中，发射器上行子系统选定光信号强度最高的1个或2个光波束，可将选定光波束对应的标识信息进行调制并加载至射频信号中发送至基础数据收发单元。

上述技术方案中，基础数据收发单元输出多路相同的标识信息和多路调制数据流至各个驱动电路，标识信息、调制数据流、驱动电路三者的数量相同；每个驱动电路均获得一路标识信息和一路调制数据流，该标识信息启动对应的驱动电路，使得该驱动电路加载调制数据流至对应的LED光源子阵列，该LED光源子阵列发射携带有调制数据流的光波束，从而实现携有数据流光波束的切换。

上述技术方案中，如附图4所示接收天线单元包括接收天线、带通滤波器、低噪声放大器、混频器、本地振荡器、模数转换器，用于接收发射器上行子系统选定的识别信息。如附图5所示，数据调制单元包括开关判决器、调制器和功分器，开关判决器将一路标识信息输出为多路相同的标识信息，调制器和功分器将一路数据流输出为多路相同的调制数据流。

可根据实际需要，对上述光波束可切换的可见光通信平面型发射器作进一步优化或/ 和改进：

如附图6所示，所述驱动电路包括开关模块和偏置器，且每个开关模块对应一种标识信息，标识信息控制开关模块打开，开关模块与偏置器连接，开关模块控制偏置器加载调制数据流。

上述技术方案中，标识信息包括光波束总数和标识号，每个开关模块对应一种标识号，标识号控制开关模块打开，例如标识号为一个二进制码，开关模块中也有一个二进制码，开关模块与其对应的标识号的二进制码相同，若开关模块获取到的标识号与该开关模块本身二进制码相同，则开关模块打开，使得调制数据流由偏置器加载至LED光源子阵列，若开关模块获取到的标识号与该开关模块本身二进制码不相同，则不能加载调制数据流至LED光源子阵列，LED光源子阵列只能获取偏置器发送的直流驱动信号。

如附图7所示，所述上行子系统包括光电探测器、放大器、比较器、数字调制器、数模转换器、射频调制器、发射天线，光电探测器、放大器、比较器、数字调制器、数模转换器、射频调制器、发射天线依次连接，接收携带标识信息的光波束，发射携带选定标识信息的射频信号。

实施例2，如图8所示，该基于光波束可切换的可见光通信发射器的通信方法，其特征在于，包括：

S1，各个驱动电路控制对应的LED光源子阵列发射携带有标识信息的光波束，其中各个携带有标识信息的光波束分别指向不同的方向，且每个光波束携带的标识信息均不相同；

S2，发射器上行子系统接收携带有标识信息的光波束，记录每个光波束的光信号强度及其携带的标识信息，并获取光信号强度的强弱排队顺序，选取光信号强度最高的1个或2个光波束，将对应的标识信息发送至基础数据收发单元；

S3，接收天线单元接收发射器上行子系统发送的标识信息，数字解调器解调获得标识信息，数据调制单元输出多路相同的标识信息和多路相同的调制数据流至各个驱动电路，其中标识信息、调制数据流、驱动电路三者的数量相同；

S4，每个驱动电路均获得一路标识信息和一路调制数据流，通过标识信息启动对应的驱动电路，驱动电路加载调制数据流至对应的LED光源子阵列，LED光源子阵列发射携带有调制数据流的光波束。

上述技术方案中，LED光源子阵列发射携带有标识信息的光波束，其中标识信息可来源于对应的驱动电路中的开关模块，并且所有光波束依次按照时间复用的方式向可见光通信小区所覆盖的范围内循环广播所携带的标识息。

上述技术方案中，步骤S2及S3根据光信号强度对接收到的所有光波束进行排序，选取光信号强度最高的1个或2个光波束，通过各个驱动电路向光信号强度最高的1个或2个光波束中加载调制数据流，向其余光波束中加载直流驱动信号，保证了照明，同时实现了光波束的切换，增强了发射器上行子系统所接收到的光波束质量，使得用户端的发射器上行子系统无论位于可见光通信小区的任意位置，均能保证其接收到的光波束质量及通信质量。

可根据实际需要，对上述光波束可切换的可见光通信平面型发射器的通信方法作进一步优化或/和改进：

如附图9所示，所述发射器上行子系统接收携带有标识信息的光波束，判断是否所有 LED光源子阵列发射的携带有标识信息的所有光波束均被接收，包括：

S211，发射器上行子系统首次接收携带有标识信息的光波束，并记录光波束的光信号强度及标识信息，根据该标识信息，确定LED光源阵列发射的光波束总数N_光波束，其中标识信息包括光波束总数和标识号；N_光波束与N_{LED光源子阵列}相同；

S212，发射器上行子系统继续接收携带有标识信息的光波束，记录光波束的光信号强度及标识信息，并对光信号强度的强弱排队顺序进行更新；

S213，判断已记录的标识信息条数是否小于N_光波束；响应于否，则停止接收光波束，保留已记录的光信号强度、标识信息、光信号强度的强弱排队顺序；响应于是，则将记录次数加1，判断记录次数是否达到最大值；

S214，判断记录次数是否达到最大值，响应于是，则停止接收光波束，保留已记录的光信号强度、标识信息、光信号强度的强弱排队顺序；响应于否，则发射器上行子系统继续接收携带有标识信息的光波束。

上述技术方案步骤S211中，由于N_{LED光源子阵列}为LED光源子阵列的总数量，并且每个LED光源子阵列为一个LED光源，因此N_光波束与N_{LED光源子阵列}相同。

上述技术方案步骤S212中，发射器上行子系统继续接收携带有标识信息的光波束，记录光波束的光信号强度及标识信息，并对光信号强度的强弱排队顺序进行更新。该过程中若当前记录的标识信息与已记录的标识信息相同，则自动丢弃当前记录的标识信息。同时每记录一次光信号强度，就将该光信号强度与已有强弱排队顺序中的所有光信号强度进行比较，从而更新整个光信号强度的强弱排队顺序。

上述技术方案步骤S214中，若已记录的标识信息条数小于N_光波束且记录次数达到最大值，则停止接收光波束，判定标识信息缺失，缺少的标识信息所对应的光波束可能受到了遮挡，无法提供下行可见光通信链路，此时保留已记录的光信号强度及标识信息。

由于所有光波束依次按照时间复用的方式向可见光通信小区所覆盖的范围内循环广播所携带的标识息，故最大记录次数与按照时间复用的方式向可见光通信小区所覆盖的范围内循环广播的时间阈值相对应。

如附图10所示，所述发射器上行子系统根据光信号强度的强弱排队顺序，选取光信号强度最高的1个或2个光波束，包括：

S221，获取光信号强度的强弱排队顺序中第一位置的光信号强度P_光波束1和第二位置的光信号强度P_光波束2，判断P_光波束1和P_光波束2差值的绝对值是否大于ΔP_阈值；

S222，响应于是，则将光信号强度P_光波束1对应光波束的标识信息发送至基础数据收发单元；

S223，响应于否，则将两个光信号强度P_光波束1和P_光波束2对应光波束的标识信息均发送至基础数据收发单元。

上述技术方案中，发射器上行子系统将标识信息发送至基础数据收发单元时，可对该标识信息进行编码并通过射频信号的形式发送至基础数据收发单元。

如附图11所示，所述标识信息启动对应的驱动电路，该驱动电路加载该调制数据流至对应的LED光源子阵列，LED光源子阵列发射携带有标识信息的光波束，包括：

S41，接收天线单元接收发射器上行子系统发送的标识信息，数字解调器解调获得标识信息，数据调制单元接收数据流和该标识信息，并输出多路相同的标识信息和多路相同的调制数据流至各个驱动电路，其中标识信息、调制数据流、驱动电路三者的数量相同；

S42，每个驱动电路均获得一路标识信息和一路调制数据流，标识信息与驱动电路中的开关模块进行匹配；

S43，启动匹配成功的开关模块，将调制数据流经偏置器加载至对应的LED光源子阵列，LED光源子阵列发射加载有调制数据流的光波束；其余匹配不成功的开关模块均不启动，与之对应的各个LED光源子阵列发射加载有直流驱动信号的光波束。

实施例3，如附图12所示，所述场景为方形可见光通信平面型发射器覆盖场景，设有四个LED光源子阵列，每个LED光源子阵列均发射单一非朗伯型非圆周对称光波束(每个LED光源子阵的光波束的方位角分别为(0°180°)、(45°225°)、(90°270°) 和(135°315°))，每个LED光源子阵列所发出的单一非朗伯型非圆周对称光波束均能够对处于可见光通信小区内发射器上行子系统(即用户)进行定向的光波束增强，较之于传统朗伯光波束能够将更多的光功率集中于发射器上行子系统(即用户)所在的局部区域。

实施例4，如附图13、14、15所示，所述场景为矩形可见光通信平面型发射器覆盖场景，该场景有两个可见光通信平面型发射器，每个可见光通信平面型发射器均设有四个LED子阵列组成。每个LED光源子阵列均发射单一非朗伯型非圆周对称光波束，四个 LED光源子阵列对应的光波束指向方向的方位角分别为(0°180°)、(45°225°)、 (90°270°)和(135°315°)。两个可见光通信平面型发射器配置方式使得该场景下，边缘位置通信覆盖更加充足。

如附图14所示，用户处于边缘位置时，可接收到光波束方位角为(135°315°)和(45°225°)两个LED光源子阵列发射的多个光波束。根据可切换方式，选取出两个光波束进行通信，即用户同时接收两个携带数据流的光波束。

如附图15所示，用户处于两个可见光通信平面型发射器中间位置时，可接收到光束方位角为(45°225°)和(135°315°)的LED光源子阵列发射的多个光波束。根据可切换方式，选取出一个或两个光波束进行通信，即用户分别选择接收其中一个携带数据流的光波束，也可以同时接收两个携带数据流的光波束。

实施例5，如附图16所示，所述场景为方形可见光通信平面型发射器覆盖场景，LED光源子阵列排列方式不再采用实施例3中的方形排列方式。考虑到实际情况，可将所有 LED光源子阵列以三角形状排列。并可根据灯具大小合理LED光源子阵列的数量，再由此确定光波束方位角，从而实现覆盖同时完成波束可切换。

实施例6，如附图17所示，所述场景为方形可见光通信平面型发射器覆盖场景，但LED光源子阵列排列方式不再采用实施例3的方形排列方式。考虑到实际情况光源照明强度下，可将所有LED光源子阵列以方形排列。并可根据灯具大小合理LED光源子阵列的数量，再由此确定光波束方位角，从而实现覆盖同时完成波束可切换。

实施例7，如附图18所示，所述场景为圆形可见光通信平面型发射器覆盖场景，考虑到实际情况光源照明强度下，可将所有LED光源子阵列以圆形排列。并可根据灯具大小合理LED光源子阵列的数量，再由此确定光波束方位角，从而实现覆盖同时完成波束可切换。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (5)

1.一种基于光波束可切换的可见光通信发射器的通信方法，所述基于光波束可切换的可见光通信发射器，包括绝缘壳体、发射器上行子系统、基础数据收发单元、发射器下行子系统，发射器下行子系统包括设置在绝缘壳体底部外侧的平面基础电路板和设置在平面基础电路板上的多个LED光源子阵列、设置在绝缘壳体内部的多个驱动电路，驱动电路的个数与LED光源子阵列个数相同且一一对应，基础数据收发单元包括设置在绝缘壳体内部的接收天线单元、数字解调器、数据调制单元，接收天线单元接收发射器上行子系统发送的标识信息，数字解调器解调获得标识信息，数据调制单元输出多路相同的标识信息和多路相同的调制数据流至各个驱动电路，其特征在于，所述基于光波束可切换的可见光通信发射器的通信方法，包括：

各个驱动电路控制对应的LED光源子阵列发射携带有标识信息的光波束，其中各个携带有标识信息的光波束分别指向不同的方向，且每个光波束携带的标识信息均不相同；

发射器上行子系统接收携带有标识信息的光波束，记录每个光波束的光信号强度及其携带的标识信息，并获取光信号强度的强弱排队顺序，选取光信号强度最高的1个或2个光波束，将对应的标识信息发送至基础数据收发单元；其中发射器上行子系统接收携带有标识信息的光波束，判断是否所有LED光源子阵列发射的携带有标识信息的所有光波束均被接收，包括：

(1)发射器上行子系统首次接收携带有标识信息的光波束，并记录光波束的光信号强度及标识信息，根据该标识信息，确定LED光源阵列发射的光波束总数N_光波束，其中标识信息包括光波束总数和标识号；N_光波束与N_{LED光源子阵列}相同；

(2)发射器上行子系统继续接收携带有标识信息的光波束，记录光波束的光信号强度及标识信息，并对光信号强度的强弱排队顺序进行更新；

(3)判断已记录的标识信息条数是否小于N_光波束；响应于否，则停止接收光波束，保留已记录的光信号强度、标识信息、光信号强度的强弱排队顺序；响应于是，则将记录次数加1，判断记录次数是否达到最大值；

(4)判断记录次数是否达到最大值，响应于是，则停止接收光波束，保留已记录的光信号强度、标识信息、光信号强度的强弱排队顺序；响应于否，则发射器上行子系统继续接收携带有标识信息的光波束；

接收天线单元接收发射器上行子系统发送的标识信息，数字解调器解调获得标识信息，数据调制单元输出多路相同的标识信息和多路相同的调制数据流至各个驱动电路，其中标识信息、调制数据流、驱动电路三者的数量相同；

每个驱动电路均获得一路标识信息和一路调制数据流，通过标识信息启动对应的驱动电路，驱动电路加载调制数据流至对应的LED光源子阵列，LED光源子阵列发射携带有调制数据流的光波束。

2.根据权利要求1所述的基于光波束可切换的可见光通信发射器的通信方法，其特征在于，所述发射器上行子系统根据光信号强度的强弱排队顺序，选取光信号强度最高的1个或2个光波束，包括：

获取光信号强度的强弱排队顺序中第一位置的光信号强度P_光波束1和第二位置的光信号强度P_光波束2，判断P_光波束1和P_光波束2差值的绝对值是否大于ΔP_阈值；

响应于是，则将光信号强度P_光波束1对应光波束的标识信息发送至基础数据收发单元；

响应于否，则两个光信号强度P_光波束1和P_光波束2对应光波束的标识信息均发送至基础数据收发单元。

3.根据权利要求1或2的基于光波束可切换的可见光通信发射器的通信方法，其特征在于，所述标识信息启动对应的驱动电路，该驱动电路加载该调制数据流至对应的LED光源子阵列，LED光源子阵列发射携带有标识信息的光波束，包括：

接收天线单元接收发射器上行子系统发送的标识信息，数字解调器解调获得标识信息，数据调制单元接收数据流和该标识信息，并输出多路相同的标识信息和多路相同的调制数据流至各个驱动电路，其中标识信息、调制数据流、驱动电路三者的数量相同；

每个驱动电路均获得一路标识信息和一路调制数据流，标识信息与驱动电路中的开关模块进行匹配；

启动匹配成功的开关模块，将调制数据流经偏置器加载至对应的LED光源子阵列，LED光源子阵列发射加载有调制数据流的光波束；其余匹配不成功的开关模块均不启动，与之对应的各个LED光源子阵列发射加载有直流驱动信号的光波束。

4.根据权利要求1或2所述的基于光波束可切换的可见光通信发射器的通信方法，其特征在于，所述发射器上行子系统将标识信息发送至基础数据收发单元时，对该标识信息进行编码并通过射频信号的形式发送至基础数据收发单元。

5.根据权利要求3所述的基于光波束可切换的可见光通信发射器的通信方法，其特征在于，所述发射器上行子系统将标识信息发送至基础数据收发单元时，对该标识信息进行编码并通过射频信号的形式发送至基础数据收发单元。

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