CN113228536A

CN113228536A - 信号重发及方法

Info

Publication number: CN113228536A
Application number: CN201980081666.5A
Authority: CN
Inventors: 斯蒂芬·伯纳; 尼古拉·塞拉菲莫夫斯基; 穆斯塔法·阿夫甘尼
Original assignee: Purelifi Ltd
Current assignee: Purelifi Ltd
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2019-10-11
Publication date: 2021-08-06
Also published as: US20230083292A1; US11533108B2; EP3864773A1; GB201816598D0; WO2020074920A1; US20210344419A1

Abstract

本发明公开了一种光无线通信系统，包括：第一设备，其包括收发器装置；以及多个其他设备，每个其他设备包括各自的其他收发器装置，其中，第一设备被配置为经由至少一个光信道与多个其他设备进行通信，并且第一设备的收发器装置包括：接收器，用于接收表示由其他设备发送的光无线通信信号的光(可选地为第一波长或波长范围)，接收器包括至少一个光电检测器；接收器侧处理电路，用于处理由接收器接收的光无线通信信号，以提取由所接收的光无线通信信号表示的数据；发射器，用于发射表示光无线通信信号的其他光(可选地为第二波长或波长范围)；发射器侧处理电路，用于产生光无线通信信号以供发射机发送；多路复用器装置，其被布置以接收来自多个信号路径的光无线通信信号，并将信号传递给发射器进行发送；以及用于控制第一设备的收发器装置的操作的控制器，其中去往多路复用器装置的第一信号路径来自发射器侧处理电路；去往多路复用器装置的第二信号路径来自接收器侧；以及控制器控制收发器装置的操作，以便至少重新发送由接收器从一个其他设备接收的光无线通信信号的至少一部分，从而向多个其他设备中的另外的其他设备指示接收器的光信道正忙。

Description

信号重发及方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统和方法，例如，光无线通信系统和方法。

背景技术

已知通过使用光而不是射频来提供无线数据通信，以在设备之间无线地发送和接收数据。通过调制光的至少一种特性，例如光的强度，可以使用光来传输数据。使用光来无线传输数据的方法可以称为光无线通信(OWC)或光通信(LC)。LiFi是光无线通信的一种形式。

在光无线通信系统(例如LiFi系统)中，通常，许多接入点(AP)与许多站点(STA)通信。接入点和站点都可以是全双工设备，能够同时发送和接收。

由于光信道的特性，光无线通信(OWC)或光通信(LC)可以提供优于常规RF无线通信(例如Wi-Fi^TM)的优势。与RF信号不同，光信号通常不会穿透例如墙壁，这可以提高安全性。此外，光传输本质上可以是特别定向的。

在某些情况下，可能希望在OWC中采用Wi-Fi协议，例如基于分组的协议，例如IEEE^TM 802.11^TM。这可以帮助集成诸如LiFi和Wi-Fi的技术。但是，由于LiFi信道的属性与Wi-Fi相比有所不同，因此这并不容易。

例如，与WiFi或其他RF通信系统相比，对于LC(例如，LiFi)，信道感测和避免冲突可能呈现出不同的问题。

信道感测(有时在RF无线通信中称为载波侦听)是一种确定共享媒体(例如信道)是否在使用中的方法。在发送之前，给定节点会侦听共享媒体(例如一个或多个无线信道)，以确定是否有一个或多个其他设备正在发送业务。

为了减少冲突的可能性，已经在RF通信中开发了各种握手过程，例如2向或4向握手过程，信道感测过程和退避时间的使用。可以在RF通信中提供避免冲突的系统的一个示例是IEEE 802.11RTS/CTS交换。

与信道感测有关的冲突避免可以指的是避免数据分组在单个信道网络上的预期接收器处干扰其他分组。如果两个或更多节点在同一时间或在同一时间段内发送分组(可能称为冲突时间段(CP))，则可能发生这些冲突。在可能存在隐藏节点(在下面讨论)或长数据分组的地方，使用避免冲突协议是众所周知的。例如，节点/STA可以将请求发送(RTS)分组发送到接收器，例如AP。如果AP正确接收到RTS，则它会使用清除发送(CTS)进行响应。STA仅在成功接收到CTS后才发送数据分组。还提出了接收器发起的冲突避免协议，其中与发射器发起的握手相反，接收器发起了握手。

隐藏节点问题可能是缺乏有效的信道感测的结果。由于光学发射器(例如LED)和接收器(例如光电探测器)的方向特性，隐藏节点问题被视为OWC以及一些基于RF的技术中的关键问题。隐藏节点是网络中其传输未被所有其他节点(例如，两个移动台(STA))检测到的节点。隐藏节点问题可能会由于并发传输而产生冲突，从而导致网络中通信的性能下降。

图1是具有接入点(AP)2的简单LiFi网络的示意图，该接入点能够经由光无线通信与两个不同的站点4、6进行通信。在该示例中，站点4、6使用红外光用于向AP 2的上行链路传输。由于用于上行链路和下行链路的波长不同，因为红外波段中的上行链路传输是非常定向的，并且由于此类传输是朝着AP定向而不是朝着其他站点定向的，所以站点4、6都无法确定另一个站点4、6是否正在传输。因此，站4、6不能直接使用信道感测技术来避免冲突。结果，站点4是相对于站点6的隐藏节点，反之亦然。这与RF或Wi-Fi通信相反，在RF或Wi-Fi通信中，传输可能是全向的，因此隐藏节点问题可能不会发生或可能仅在特定情况下发生。

如WO 2017/037437中所述，已经建议使用繁忙信号来帮助避免碰撞，其内容通过引用结合于此。

尽管使用中等繁忙信号可能是有利的，但在某些情况下，开始发送分组的站点与发送中等繁忙信号的AP之间可能会有较长的等待时间。如果希望在中等繁忙信号中对分组持续时间进行编码，则延迟可能会更长，因为AP必须先解码上行链路分组的报头，然后才能发送繁忙信号。在某些情况下，这可能会增加发生碰撞的可能性。此外，由于高等待时间，在某些情况下可以降低下行链路效率，因为AP必须先发送繁忙信号，然后再发送一些下行链路数据(如果需要)。

本发明的目的是提供一种改进的或至少替代的OWC通信系统和方法。

发明内容

在第一独立方面，提供了一种光学无线通信系统，包括：

第一设备，包括收发器装置；以及

多个其他设备，每个其他设备包括各自的其他收发器装置。

第一设备被配置为经由至少一个光信道与多个其他设备进行通信。第一设备的收发器装置可以包括：

接收器，用于接收表示，例如由其他设备，发送的光无线通信信号的光(可选地为第一波长或波长范围)。接收器包括至少一个光电检测器；

第一设备的收发器装置可以包括接收器侧处理电路，用于处理由接收器接收的光无线通信信号，以提取由所接收的光无线通信信号表示的数据。

第一设备的收发器装置可以包括发射器，用于发射表示光无线通信信号的其他光(可选地为第二波长或波长范围)。

第一设备的收发器装置可以包括发射器侧处理电路，用于产生光无线通信信号以供发射器发送。

第一设备的收发器装置可以包括多路复用器装置，其被布置以接收来自多个信号路径的光无线通信信号，并将信号传递给发射器进行发送。

第一设备的收发器装置可以包括用于控制第一设备的收发器装置的操作的控制器。

去往多路复用器装置的第一信号路径可以来自发射器侧处理电路；

去往多路复用器装置的第二信号路径可以来自接收器侧。

控制器可以控制收发器装置的操作，以便经由多路复用器装置去往发射器，以重新发送由接收器从一个其他设备接收的光无线通信信号的至少一部分，例如，从而向多个其他设备中另外的其他设备指示接收器的光信道正忙。

光无线通信信号可以是电信号的形式或由电信号表示。接收的光和发送的光可以包括被调制以携带或表示相应的光无线通信信号的光。

第一设备可以包括接入点(AP)，其他设备包括站点(STA)。

该多路复用器装置可以包括单个多路复用器。多路复用器装置可以包括单个设备或多个单独的设备。多路复用器装置可以包括一个或多个开关，例如由控制器控制。每个开关可以连接到通向多路复用器装置的相应信号路径。开关可以将信号路径连接到一个或多个公共输出。

第一设备的收发器可以包括至少一个波长转换组件，该波长转换组件例如被布置为使得所述由发射器重新发送的所接收的光无线信号的至少一部分在与所述接收器所接收到的光无线信号的波长或波长范围不同的波长或波长范围内被重新发送。

波长转换组件可以被配置为从红外转换为可见波长，反之亦然。

传递到发射器以重新发送接收到的光无线通信信号的至少一部分可以包括：处理所述至少一部分接收到的光无线通信信号，以产生处理后的信号和/或所述接收到的光无线通信信号的至少一部分的表示，并且重新发送可以包括由发射器发送所述处理过的信号和/或表示。

所处理的信号和/或表示可以包括噪声信号和/或所接收的光无线通信信号的所述至少一部分的编码或加扰的表示。

该系统还可以包括加密系统，加扰器或噪声生成设备中的至少一种，其被布置为处理所接收的光无线通信信号的所述至少一部分。

第一设备的收发器可以被配置为处理所接收的光无线通信信号，使得接收到的光无线信号的所述至少一部分将在与与第一设备的接收器在其上接收的信道不同的信道上重新发送。

接收器侧处理电路可以包括一系列接收器侧处理组件，这些组件对接收到的光无线通信信号执行一系列操作，到达多路复用器装置的第二信号路径来自在后续的至少一个所述接收器侧组件之前的接收器侧的分支点。

接收器侧处理电路可以被配置为使得接收到的光无线通信信号在分支点被分离，使得接收到的光无线通信信号都沿着第二信号路径被发送到多路复用器装置，并且被发送到后续的所述接收器侧组件中的至少一个。

分支点可以包括分离器和/或切换装置。控制器可以被配置为控制分支点的操作，例如分离器和/或切换装置，以便确定是否将光无线通信信号发送到去往多路复用器装置的第二信号路径中的一个，两个或两个都不发送，或者不发送到随后的所述接收器侧组件的至少一个。

分支点可以被布置成使得光无线通信信号的至少一部分至少部分地被解码或以其他方式处理，可选地由接收器侧处理电路处理，并且可选地同时由第一设备的发射器重新发送。

控制器可以被配置为控制多路复用器装置，在该分支点处和/或第一设备的发射器中的所接收的光无线通信信号的分离的至少一个操作。

所述控制可以取决于所接收的光无线通信信号的所述解码或其他处理的结果。

对接收的光无线通信信号的所述解码或其他处理可以包括：确定标识符，该标识符标识从其接收光无线信号的设备或设备组。根据所述标识符来执行对多路复用器中的至少一个的控制，在分支点处对所接收的光无线通信信号的分离和/或发射机的控制。

标识符可以包括伪噪声(PN)序列，和/或在没有或在解码与标识符相关联的帧或之前执行解码或其他处理。

系统可以被配置为响应于所确定的标识符与所存储的标识符匹配或相关联而执行所述重新发送。

系统可以被配置为响应确定的标识符与存储的标识符匹配，由发射器发送所述经处理的信号和/或表示。

控制器可以被配置为响应于所接收的光无线通信信号的或至少部分解码或其他处理的结果来执行至少一个动作，所述至少一个动作包括以下至少之一：

a)继续由第一设备的发射器重新发送所述接收到的光无线通信信号：

b)停止由第一设备的发射器重新发送所述接收到的光无线通信信号；

c)由第一设备的发射器发送第一设备的光无线通信信号，该光无线通信信号经由第一信号路径从发射器侧处理电路发送到多路复用器装置。

控制器可以被配置为控制收发器装置的操作，以便控制至少以下之一：

d)如果对接收到的光无线通信信号的所述至少部分解码或其他处理指示该光无线通信信号是针对第一设备的，则至少执行以下之一：继续信号的所述解码或其他处理；停止由第一设备的发射器重新发送所述接收到的光无线通信信号；开始由第一设备的发射器发送光无线通信信号；

e)如果从多个其他设备中的另一个设备接收的光无线通信信号的所述至少部分解码或其他处理指示该光无线通信信号旨在用于另一个其他设备或替代性其他设备，则继续由发射器重新发送信号；

f)停止接收的光无线通信信号的所述至少部分解码或其他处理，以及停止由第一设备的收发器的发射器重新发送接收到的光无线通信信号。

控制器可以被配置为控制第一设备的收发器装置的操作，使得如果对接收到的光无线通信信号的所述至少部分解码或其他处理指示该光无线通信信号是针对第一设备的，则停止由第一设备的发射器重新发送所述接收的光无线通信信号，由第一设备的发射器重新发送第一设备的所述光无线通信信号，并且如果第一设备的光无线通信信号的持续时间为小于所接收的光无线通信信号的持续时间，则在完成第一设备的光无线通信信号的传输之后恢复所接收的光无线通信信号的重新发送。

接收的光无线通信信号可以是上行链路信号，并且由发射机侧处理电路产生的光无线通信信号中的至少一个包括响应于该上行链路信号而发送的下行链路信号。

上行链路信号和下行链路信号可以包括或形成多个其他设备中的另一个设备与第一设备之间的信号交换的一部分，例如，该第一设备建立或形成信道繁忙时段的一部分，在此时段期间，来自第一设备的光无线通信信道被预留给所述其他设备，并且被排除以供另外的其他设备使用。

上行链路信号和下行链路信号可以包括或形成握手过程的一部分。

该系统还可以还包括包络线检测器，该包络线检测器布置成从发射器侧处理电路接收光无线通信信号。多路复用器装置和/或发射器的操作可以取决于包络线检测器的输出。多路复用器装置和/或发射器可以被配置为根据包络线检测器的输出在重新发送接收到的光无线通信信号与从发射器侧处理电路发送光无线通信信号之间进行切换。

包络线检测器可以位于通向多路复用器装置的所述第一信号路径上，或可以在通向多路复用器装置的另一信号路径上。

去往多路复用器装置的第二信号路径可以被布置，以使得由第一设备的接收器接收的光无线通信信号以模拟形式和/或未经模数转换被传递到多路复用器装置。

第二信号路径可以被布置成使得在操作中，所接收的光无线通信信号既被传递至接收器侧处理电路又被传递至多路复用器装置。

第二信号路径可以包括至少一个光学组件，该至少一个光学组件被布置为沿着所述信号路径定向来自接收器侧的表示光无线通信信号的光。

该系统还可以包括在所述第二信号路径上的另一接收器，其被配置为将所述定向光转换成相应的电信号，可选地用于提供给多路复用器装置。

该系统还可以包括至少一个光学组件，该至少一个光学组件被配置为在期望的方向上反射或以其他方式定向至少一部分表示光无线通信信号的接收光。

至少一个光学组件被配置为反射或以其他方式将所述接收到的光中的至少一些射向其他设备中的至少一个，可选地，每个。

所述至少一个光学组件包括镜，可选地为凸面镜。

第一设备的收发器装置可以被配置为仅在发射器不忙于从发射器侧处理电路发送光无线通信信号的情况下，全部或部分地重新发送接收到的光无线通信信号。

在接收器处接收的光无线通信信号可以包括或表示至少一个分组。

第一设备的收发器可以被配置为使用发射器基本上全部或部分地重新发送所述接收的光无线信号，而基本上不修改至少一个分组的内容。

所述或每个分组可以包括或表示至少一个报头，所述报头包括从其发送光无线的另一设备或其他设备的地址或标识符。收发器可以被配置为使用发射器重新发送所述至少一个包括所述地址或标识符的报头。

所述分组或所述分组中的至少一个包括至少第一部分和第二部分，其中，g)，h)，i)，j)，k)中的至少一个：

g)第一部分具有较低的比特率，而第二部分具有较高的比特率；

h)第一部分具有较高的比特率，而第二部分具有较低的比特率；

i)第一部分包括前导码和/或分组报头，并且第二部分包括分组有效载荷的至少一部分；

j)第一部分包括用于标识预期接收方的信息，可选地是MAC报头；

k)第一部分包括用于标识预期接收方的信息，可选地是MAC报头；

该或每个分组可以具有根据OWC通信协议，可选地是LiFi协议的分组结构。

控制器可以被配置为控制第一设备的收发器装置的操作，使得1)或m)中的至少一个：

1)第一设备的发射器从第二信号路径重新发送接收到的无线通信信号的选定部分，并且响应于所述选定部分的重新发送完成，第一设备的发射器发送或者使其可用于发送来自第一信号路径的信号；

m)第一设备的发射器在一段时间内从第二信号路径重新发送接收到的无线通信信号的选定部分，并且响应于所述时间段的完成，第一设备的发射器发送或者使其可用于发送来自第一信号路径的信号。

该时间段可以小于或等于40毫秒，可选地小于或等于20毫秒，可选地在0.01毫秒至40毫秒之间，可选地在0.01毫秒至40毫秒之间。

其他设备可以被配置为使得发送由第一设备的发射器重新发送的所述光学无线传输信号的其他设备在第一设备重新发送光无线传输信号的至少一部分时间段内，禁用其接收器或接收器侧处理电路的至少一个组件，例如，防止接收自己的分组。

所述其他设备使它的接收器或接收器侧处理电路的至少一个组件可以使能接收第一设备的光无线通信信号。

多个其他设备可以被配置为使得在信道忙于第一设备和多个其他设备中的另一个设备之间的发送的时间段的至少一部分期间，禁用其发射器或发射器侧处理电路的至少一个组件，或者推迟发送，该多个其他设备的光无线通信信号由第一设备接收。

多个其他设备中的每一个可以被配置为基于从第一设备从重新发送过程接收的光无线通信信号的至少一部分的处理来确定是禁用所述至少一个组件还是推迟发送。

该处理可以包括能量检测过程和/或噪声检测，加扰信号的检测或加密信号的至少部分解密。

多个其他设备中的每个其他设备可以基于对第一设备的重新发送的光无线通信信号和/或所述发送的光无线通信信号的至少一部分(可选地，报头)的解码确定信道繁忙时段的持续时间。

由所述多个其他设备中的另一个进行的所述解码可以包括确定分组的长度或类型。

多个其他设备中的每个其他设备可以被配置为接收和解码所述重新发送的光无线通信信号的至少一部分，并选择性地启用或禁用其发射器或发射器侧处理电路的至少一个组件，或推迟或启动发送，或者继续或停止解码或其他处理，具体取决于重新发送的光无线通信信号。

所述重新发送的光无线通信信号的至少一部分可以包括前导码，报头，较低比特率部分中的至少一个。

所述第一设备可以被配置为在无竞争时段中发送轮询信号以轮询多个其他设备。在无竞争时段期间在轮询信号的发送期间从所述其他设备中的一个接收到接收的光无线通信信号时，第一设备的收发器装置可以被配置为完成轮询信号的发送，然后，如果光无线通信信号的持续时间长于轮询信号，则重新发送所述光无线通信信号的剩余部分。

发送所述重新发送的光无线通信信号的其他设备之一可以被配置为在接收轮询信号期间将其接收器保持在启用状态，并在光无线通信信号的其余部分的重新发送期间，禁用其接收器或接收器侧处理电路的至少一个组件。

第一设备用于发送的帧间间隔可以短于多个其他设备用于发送的帧间间隔。

第一设备的收发器装置可以包括在多路复用器装置和发射器之间的前其他电路，可选地，其他电路被配置为执行至少一个过程以准备光无线通信信号以供发射器发射。

该系统可以在第二信号路径上包括至少一个放大器。

光无线通信系统可以包括全双工通信系统或半双工通信系统。

光无线通信系统可以根据OWC通信协议(可选地为LiFi通信协议)进行操作。

第一波长或波长范围可以不同于第二波长或波长范围。

第一波长或波长范围包括红外，可见或紫外波长中的一个，第二波长或波长范围包括红外，可见或紫外波长中的一个。

第一设备可以固定在固定位置。第一设备可以是便携式的。至少一个(可选地，每个)其他设备可以是便携式的。至少一个(可选地，每个)其他设备可以固定在固定位置。第一设备和其他设备可以是STA。第一设备以及至少一个(可选地，每个)其他设备可以是AP。

在可以独立提供的另一方面，提供了一种第一设备的收发器装置，被配置为经由至少一个光信道与多个其他设备进行通信，该收发器装置包括：

接收器，用于接收表示由多个其他设备发送的光无线通信信号的光(可选地为第一波长或波长范围)，接收器包括至少一个光电检测器；

接收器侧处理电路，用于处理由接收器接收的光无线通信信号，以提取由所接收的光无线通信信号表示的数据；

发射器，用于发射表示光无线通信信号的光(可选地为第二波长或波长范围)；

发射器侧处理电路，用于产生光无线通信信号以供发射机发送；

多路复用器装置，其被布置以接收来自多个信号路径的光无线通信信号，并将信号传递给发射器以进行发送；以及

控制器，用于控制AP收发器装置的操作，其中

去往多路复用器装置的第一信号路径来自发射器侧处理电路；

去往多路复用器装置的第二信号路径来自接收器侧；以及

控制器控制收发器装置的操作，以便经由多路复用器装置去往发射器，以重新发送由接收器从多个其他设备中的一个接收的光无线通信信号的至少一部分，从而向多个其他设备中另外的其他设备指示接收器的光信道正忙。

在可以独立提供的另一方面，提供了其他设备的收发器装置，该收发器装置被配置为经由至少一个光信道与第一设备或至少一个另一其他设备进行通信，所述其他设备的收发器装置包括：

接收器，用于接收表示光无线通信信号的光(可选地具有第一波长或波长范围)，该接收器包括至少一个光电检测器；

发射器，用于发送表示光无线通信信号的光(可选地为第二波长或波长范围)；

发射器侧处理电路，用于产生光无线通信信号以供发射器发送；以及

控制器，用于控制收发器装置的操作，其中

控制器被配置为部分解码接收到的光无线通信信号，并根据部分解码的结果来确定是否停止或继续解码光无线通信信号和/或发送或推迟发送其他光无线通信信号。

在可以独立提供的另一方面，提供了一种操作光无线通信系统的方法，该系统包括：

第一设备，包括收发器装置；以及

多个其他设备，每个其他设备包括各自的其他收发器装置，其中

第一设备被配置为经由至少一个光信道与多个其他设备进行通信，第一设备的收发器装置包括：

接收器，用于接收表示由其他设备发送的光无线通信信号的光(可选地为第一波长或波长范围)，接收器包括至少一个光电检测器；

发射器，用于发送第二波长或波长范围的光并表示光无线通信信号；以及

发射机侧处理电路，用于产生光无线通信信号以供发射器发送，

该方法还包括：

由第一设备的接收器接收光无线通信信号，并确定是否由第一设备的发射器重新发送所述光无线通信信号的全部或部分，或者是否由第一设备的发射器发送其他光无线通信信号，这取决于由所述光学无线通信信号的至少一部分编码的数据。

该方法可以包括由第一设备的发射器重新发送所述光无线通信信号的一部分，其中，所述确定包括：根据所述编码数据来确定是否重新发送所述接收的光无线通信信号的其他部分。

在可以独立提供的本发明的另一方面，提供了一种光无线通信系统，其包括：

第一设备，包括收发器装置；以及

至少一个光学组件，用于将从至少一个其他设备接收的至少一些光反射或导向至少一个，或者可选地每个其他设备；

控制器，用于控制第一设备的收发器装置的操作。

至少一个光学组件对光的反射或其他引导可以使得向所述至少一个其他设备(进一步可选地，每个其他设备)指示接收器的光信道正忙。

控制器可以被配置为监视是否接收到表示光无线通信信号的光，并控制第一设备的收发器装置的操作，使得发送器根据所述监视来发送所述其他的光，例如以便响应于未接收到表示光无线通信信号的光而发送所述其他的光。

其他设备的控制器可以被配置为取决于是否从第一设备的所述至少一个光学元件(例如通过反射)接收到表示光无线通信信号的光来确定是否发送还是推迟发送其他光无线通信信号。

在可以独立提供的本发明的另一方面，提供了一种第一设备的收发器装置，该收发器装置被配置为经由至少一个光信道与多个其他设备进行通信，该收发器装置包括：

发射器，用于发射表示光无线通信信号的其他光(可选地为第二波长或波长范围)；

发射器侧处理电路，用于产生光无线通信信号以供发射器发送；

至少一个光学组件，用于将从至少一个其他设备接收的至少一些光反射或导向其他设备中的至少一个，可选地每个其他设备；

控制器，用于控制第一设备的收发器装置的操作。

第一设备，包括收发器装置；以及

多个其他设备，该方法包括：

由第一设备的收发器装置接收表示光无线通信信号的光，

将所接收的光中的至少一些反射或以其他方式引导至其他设备中的至少一个，可选的每个其他设备，

监视表示光无线通信信号的所述光的接收，

根据所述监视，控制所述第一设备的收发器装置的操作以发送表示其他光无线通信信号的其他光。

取决于所述监视，所述其他的传输可以包括响应于由收发器停止或不发生而接收到的光来传输所述其他光。

一个方面中的特征可以以任何适当的组合被提供为任何其他方面中的特征。例如，系统，装置，方法或计算机程序产品特征中的任何一个可以包括系统，装置，方法或计算机程序产品特征中的任何另一个。

附图说明

现在将仅通过示例并参考附图来描述本发明的各个方面，其中：

图1是具有接入点(AP)2的简单LiFi网络的示意图，该接入点能够经由光无线通信与两个不同的站点4、6进行通信；

图2是示出根据实施例的光无线通信(OWC)的原理的框图；

图3是根据一个实施例的AP的收发器装置的示意图；

图4是根据一个实施例的AP的收发器装置的接收器侧处理链的一部分的示意图；

图5是实施例中使用的分组的示意图；

图6是根据另一实施例的AP的收发器装置的示意图；

图7是时序图，其示意性地示出了由图3的实施例执行的光无线通信方法；

图8是时序图，其示意性地示出了在无竞争时段中由图3的实施例执行的光无线通信方法；

图9是流程图，其表示例如在争用时段由图3的系统执行的概述过程；以及

图10是根据另一实施例的AP的收发器装置的示意图。

具体实施方式

本文中的术语“光”可以例如用于指代具有1nm至2500nm范围内的波长的电磁波，其包括紫外线，可见光和近红外波长。光可用于指任何合适波长的可见光和非可见光。

以下描述的实施例涉及LiFi系统，但是替代实施例可以适用于任何合适的OWC系统或协议的实施。

图2是示出根据实施例的光无线通信(OWC)的原理的框图。图2示出了包括发射器/接收器装置的AP 10，还包括发射器/接收器装置的站点(STA)14a-14c。AP 10的发射器装置被配置为通过光通信信道12a，12b向STA 14a-14c的接收器装置发送无线信息，其中信息通过光通信信道12a，12b被编码。光通信信道12a，12b可以是自由空间通信信道。光通信信道12a，12b具有特征性的光波长。

在图2中示意性地示出了从AP到STA 14a之一的双向通信。在所描述的实施例中以及在许多OWC协议中，例如LiFi协议，同时双向通信，也称为全双工通信，是可以实现的。在图2的实施例中，AP 10使用不同波长的光信道进行传输和接收。

自由空间通信信道包括通过空气，空间，真空，液体(例如水)或类似物的光信号传输。

发射器和/或接收器可以设置在不同的设备上，包括如图2所示的接入点和站。接入点可以提供对另一个网络(例如互联网)的访问。站点可以是便携式的或固定的。站点的示例包括但不限于个人计算机，台式机，便携式计算机和智能设备，包括移动设备(例如，移动电话，平板电脑或数字书阅读器)。便携式站点可以由它们自己的电池资源供电。

接入点可以提供去往和/或来自有线网络或Wi Fi^TM或其他无线网络和/或其他光无线通信网络(可选地为LiFi网络)的数据传输。

AP 10和STA 14a-14c的发射器装置包括发光二极管(LED)，激光器或其他合适的光源，以及相关联的驱动电路以驱动LED或激光器以产生光信号。相关的驱动电路包括数模转换器，其配置为以光通信信号的频率特性提供调制信号。作为发射器装置的一部分提供或与发射器装置关联的另一个处理器将数据调制到驱动电流上，并且驱动电路将驱动电流提供给LED或激光器。然后，LED或激光器产生具有调制的调制光，该调制光表示携带数据的输出光无线通信信号。

AP 10和STA 14a-14c的接收器装置包括光电二极管或其他合适的光检测器，其具有关联电路以调节任何接收到的信号。光电二极管将接收到的光转换为电子信号，然后通过调节电路对其进行调节。调节可能包括一个或多个过滤步骤；弱电信号的放大；接收信号的均衡，以及使用模数转换器将模拟信号转换为数字信号。然后，可以将数字信号提供给其他处理器，以提取通信数据，该处理器作为接收器装置的一部分提供或与接收器装置关联。

可以使用任何合适的调制方案。例如，在一些实施例中使用正交频分复用(OFDM)调制方案，并且解调来自OFDM调制方案。在其他实施例中，但不限于，可以使用其他调制方案，例如开关键控(OOK)，相移键控(PSK)，M进制脉冲幅度调制(M-PAM)，M进制正交幅度调制(M-QAM)，离散Hartley变换，小波分组分割多路复用(WPDM)，哈达玛编码调制(HCM)，脉冲位置调制(PPM)，色移键控(CSK)，无载波幅度和相位(CAP)或离散多音(DMT)。可以以1kHz至1PHz之间的调制速率，例如以1MHz至100GHz之间的调制速率来调制光。

调制方案可以形成OWC通信协议的一部分，从而根据OWC通信协议来产生光信号。OWC通信协议可以是基于分组的。

图3是根据实施例的AP 10的收发器装置20的示意图。为了简洁起见，收发器装置20也可以称为收发器20。

AP收发器装置20包括光电检测器形式的AP接收器22和任何合适的一个或多个发光设备，例如一个或多个LED或激光器形式的AP发射器24。如上所述，根据实施例，光电检测器可以包括光电二极管或任何其他合适的光检测器，并且AP发射器可以包括发光二极管(LED)，激光器或任何其他合适的光源。光电检测器可以是例如PIN二极管，雪崩光电二极管(APD)，硅光电倍增管(SiPM)或类似器件中的任何一种。尽管被称为光电检测器，但是该光电检测器可以是单个光电检测器或多个光电检测器。在一些实施例中，多个光电检测器布置成阵列或矩阵。

AP收发器装置20包括AP接收器侧处理电路，用于处理由AP接收器22接收的光无线通信信号以提取由所接收的光无线通信信号表示的数据。

接收器侧处理电路包括一系列接收器侧处理组件，这些组件对接收到的光无线通信信号执行一系列操作。

在该实施例中，接收器侧处理组件的链包括连接到光电检测器22的输出的放大器级26。放大器级26和光电检测器22的组合可以被称为光学前端23。

放大器级26连接到其他物理层，即级28。在本实施例中，其他级28提供基带处理资源，其被配置为从放大器级26接收放大的光无线通信信号并从信号中提取数据。

在图3的实施例中，其他级28包括高速模数转换器(ADC)32和解调器34。图4示出了ADC 32和解调器34，其是接收器侧处理链的一部分的更详细的示意图。

在图4的系统中，放大器级26包括也被称为TIA的跨阻放大器(未示出)以及也被称为VGA的可变增益放大器(未示出)。TIA被配置为将来自光电检测器22的电流信号转换成电压信号。可以将TIA结合或集成到光电检测器26本身中。VGA被配置为调节来自TIA的电压信号，使得输入到ADC 32的电压信号尽可能接近ADC 32的最大输入范围。VGA防止削波并使引入的量化噪声最小。在其他实施例中，在放大器级26中可以使用任何合适的放大器或放大器的组合。

ADC 32将输入的模拟电压转换为数字信号。该数字信号包括具有固定或可变采样率以及固定或可变分辨率的数字样本。ADC 32用于转换既可以包括低速部分也可以包括高速部分的信号(例如，给定的分组可以包括低速部分和高速部分两者)。因此，ADC 32被选择为具有足够高的速度以适应最高的期望数据速率。在图4的示例中，ADC 32具有在500MHz和2GHz之间的频率。ADC 32的采样率在500到2,000MSPS(每秒兆采样)之间。在替代实施例中，可以使用任何其他合适的ADC或ADC的组合。较高速度的部分可以是分组中具有较高比特率的部分，例如，比特数/秒(bps)值，而不是分组的其他部分(可以称为低速部分)。较高速度的分组或部分可以包括表示在较短的持续时间内的数据量的分组或部分，而相同的数据量将由较低速度的分组或部分表示。

在图4所示的示例中，ADC 32具有12位分辨率。

由ADC 32输出的样本由基带解调器34处理以对信号进行解调和/或解码以提取数据。例如，数据可以包括多个数据分组，每个数据分组包括各自的前导码，报头和有效载荷。

根据合适的OWC协议，可以使用任何合适的信号格式。在图3的实施例中，OWC通信信号表示分组，并且在图5中示意性地示出了在图3的实施例中使用的分组50的结构的示例。

分组50包括前导码52，报头54和有效载荷56。

在图3的实施例中，前导码52包括伪噪声(PN)序列，其可以在接收器处被解码以确定例如随后的报头和有效载荷中的每一个是否包括较高速度(例如较高数据速率)或较低速度(例如较低数据速率)数据，然后可以由接收器链中的后续组件使用。在该实施例中，可以以不同的数据速率对不同的分组或同一分组的不同部分(例如，前导码，报头，有效载荷)进行编码。

报头54可以包含解调后续有效载荷所需的所有信息。在图3的实施例中，使用DCO-OFDM以1/2FEC速率BPSK调制来编码报头，但是可以使用任何其他合适的编码方案。报头54可包括例如地址信息，该地址信息指示该分组所针对的设备，例如AP 10或STA 14a-14c中的一个或多个。

有效载荷56以系统可能支持的任何一种数据速率进行传输。

应当理解，尽管在图3和图4中示意性地示出了接收器侧处理电路的组件，但是在替代实施例中可以提供任何其他合适的组件或组件的组合。

转向发射器侧，图3的AP收发器装置20包括AP发射器侧处理电路30，用于产生光无线通信信号以供AP发射器24进行传输。

AP发射器侧处理电路30包括控制光源以产生被调制以表示期望的光无线通信信号的光的电路。该电路可以包括数模转换器(未示出)，该数模转换器被配置为在光无线通信信号的频率范围特征上提供调制信号。作为发射器侧处理电路30的一部分提供或与发射器侧处理电路30相关联的处理资源，例如适当编程的处理器，提供用于表示数据的光无线通信信号，该光无线通信信号用于调制提供给发射器24的光源的驱动电流。然后，光源产生携带光无线通信信号的输出光信号。光源可以包括为发射器24的光源的操作供电的各种电源电路。可以使用任何已知的OWC技术来执行对驱动电流的调制以表示期望的光无线通信信号。

在实施例中，可以使用任何合适的AP发射器侧处理电路30，例如用于根据Li-Fi协议或其他OWC通信协议提供适当调制信号的任何发射器侧处理电路30。

图3的实施例的特征在于，以LED或其他光源的形式在AP发射器侧处理电路30和AP发射器24之间提供了多路复用器36。多个信号路径通向多路复用器36，第一信号路径从AP发射器侧处理电路30去往多路复用器36，第二信号路径从接收器侧的分支点40去往多路复用器36，如图3中示意性所示。在一些实施例中，在分支点40与多路复用器36之间的第二信号路径上提供一个或多个放大器39。

在替代实施例中，可以提供任何合适的多路复用器装置，并且例如可以是单个设备或多个设备的形式。在一些实施例中，多路复用器布置可以包括一个开关或多个开关。

AP收发器装置还包括控制器38，其在图3中以适当编程的CPU的形式示出。在其他实施例中，控制器38可以具有任何其他合适的形式，例如软件，硬件或软件和硬件的组合。在各种实施例中，控制器38可以被实现为单个组件，或者被实现为单个位置的多个组件，或者被实现为分布在多个位置(例如包括在发射器和/或接收器中)的多个组件。

图3的实施例中的控制器38可操作以控制是否来自第一信号路径的信号(例如，来自发射器侧处理电路的AP光无线通信信号)和/或来自第二信号路径的信号(例如，在AP接收器22接收到的光无线通信信号)被发送到发射器24，以用于由AP发送或重新发送。在某些情况下，控制器38还可以防止来自第一和第二信号路径的信号被发送到发射器。

在各种实施例中，控制器38被配置为直接控制多路复用器的操作和/或控制AP收发器装置20的任何其他组件的操作，从而控制哪些信号被发送至发射器24以进行发送或重新发送。

在一些实施例中，控制器38还可操作以控制是否将光无线通信信号发送到AP收发器的其他组件，并控制在接收器或发射器侧全部或部分地控制光无线通信信号的编码，解码或其他处理，以及可选地，作为这种处理的定时。

在图3的实施例中，分支点40被示为放大器级26与其他级28之间的信号路径中的简单分裂，其提供了用于执行模数转换和数据提取的基带信号处理资源。在一些实施例中，分支点确实提供了这种简单的分裂，从而所有接收到的光无线通信信号都被发送到接收器侧处理链的其他级28和多路复用器36。然而，在一些实施例中，分支点40包括分离器和/或切换装置或与分离器和/或切换装置相关联，该分离器和/或切换装置在控制器38的控制下可操作以确定接收到的光无线通信信号是否被发送至接收器侧处理链的多路复用器36和其他级28中的一个或两个。为了清楚起见，在图3中将控制器38示意性地示出为仅链接到多路复用器36，但是应当理解，根据实施例，控制器38可以直接或间接链接，或者以其他方式与AP的任何组件通信和/或控制AP的任何组件。

实施例的特征是，通过提供从接收器侧到发射器24的信号路径，由接收器22从STA14a之一接收的光无线通信信号可以由AP 10的发射器重新发送到另一个STA 14b，14c，从而提供了一种快速有效的技术来向其他STA 14b，14c指示STA接收器的光信道正忙于与STA14a通信，或者提供了一种快速有效的技术来将接收到的信号中继给其他STA。

在图3的实施例中，分支点在接收器侧处理链中的ADC 32之前，因此，当接收的光无线通信信号经由多路复用器36传递到发射器24时，其仍为模拟形式。将接收的光无线通信信号以模拟形式传递到发射器24以进行重新发送，而无需进行A到D转换，可以特别快速，有效地将接收到的光无线通信信号用作繁忙信号，或者用于以最小的等待时间特别快速有效地中继光无线通信信号。

在替代实施例中，分支点在ADC 32之后，并且当接收到的光无线通信信号被传递到发射器侧以进行处理并传递到发送器以进行重新发送时，其处于数字形式。在这样的实施例中，然后在发射器侧执行数模转换和产生发射器电流的调制的任何其他过程。这样的实施例的示例在图6中示意性地示出。

取决于所使用的OWC通信协议，AP接收器22通常对波长不同于发射器24发送的光的波长的光敏感，特别是在系统提供全双工通信的情况下。例如，在图3的实施例中，AP接收器22的光电检测器对红外光敏感，并且发射器24透射可见光。在替代实施例中，任何合适波长的光可以用于上行链路或下行链路，例如，在一些实施例中，不同波长的红外光可以用于上行链路和下行链路。

AP接收器22的光电检测器输出一个信号，该信号代表光电检测器的工作波长或波长范围(在这种情况下是一个或多个红外波长)处的光的幅度。振幅恒定的红外光将在光电探测器处产生直流电信号。在图3的实施例中，接收到的IR信号用光无线通信信号进行幅度调制，因此，光电检测器输出的电信号实际上是光无线通信信号，而无需对光电检测器输出的电信号进行任何其他下变频。类似地，当经由分支点和多路复用器36使光无线通信信号通过以调制发射器24的光源的驱动电流时，不需要光无线通信信号的上变频。因此，光源和光电检测器的配置和特性使得在第一波长或波长范围(例如，一个或多个红外波长)接收的光无线信号在第二个不同的波长或波长范围(例如可见波长)内被重新发送。有效地，光源和光电检测器以及相关的电路用作波长转换组件，以使得至少一部分发射器重新发送的接收的光无线信号将在与接收器所接收的波长或波长范围不同的波长或波长范围内重新发送。在其他实施例中，可以提供附加的波长转换组件。

现在讨论图3的实施例的各种不同操作模式，AP 10使用从STA 14a之一接收的光无线通信信号的重新发送来向其他STA 14b，14c提供STA接收器的光信道繁忙的指示。

图7是时序图，其示意性地示出了由图2和3的实施例执行的光无线通信方法。

图7的水平轴表示时间。图7的垂直轴被分为三个部分，从上到下分别表示由接入点AP 10发送，接收的信号，第一个STA 14a(称为STA1)和第二个STA 14b(称为STA1)。

信号以分组的形式由阴影或透明框表示，该阴影或透明框根据时间位于水平轴上，而垂直轴根据设备位于从发送到接收的设备。阴影框表示源自STA 14a，14b之一的分组或分组的一部分，空白框表示源自AP 10的分组或分组的一部分。

对于三个部分中的每个部分，该部分的水平轴下方的框表示在该部分的设备的接收器(例如，AP，STA1或STA2的接收器)处接收到的信号，而该部分的水平轴上方的框表示该部分的设备的发射器(例如，AP，STA1或STA2的发送器)发送的信号。在图7中，字母ND，PD和FD用于指示分组是未解码，部分解码还是完全解码。

三种不同信号(分组1，分组2，分组3)的发送/接收如图7所示。

对于分组1，分组2和分组3，由图7的时序图表示的方法也表示在图9的流程图中，该流程图概括地表示了例如在争用时段中由AP 10，STA1 14a和STA2 14b中的每一个执行的处理。

关于图7上的分组1示出的过程表示其中STA1 14a发送的上行链路分组60(分组1)具有比AP 10响应发送的下行链路分组62的持续时间(Δt₁)短的持续时间的情况。

STA 1发送上行链路分组60(分组1)(图9的阶段92)。AP未发送，因此，上行链路分组60(分组1)在接收到后由AP重新发送(阶段94)。STA 1已经禁用了其自己的接收器(阶段96)，直到下行链路分组62的预测时间为止，因为它不想接收其自身的分组60或分组片段。AP 10解码上行链路分组60(分组1)的报头部分60a，可选地分组的低速部分，并发现它是接收方(阶段102)。因此，它继续对分组1进行解码，并且还开始向STA 1发送下行链路分组62(阶段106)。STA 2还接收分组60(分组1)的第一部分60a，并且在对低速部分(阶段116)进行解码之后知道信道正忙和/或至少在上行链路分组60(分组1)的持续时间内正忙(阶段112)。在所描述的实施例中，报头包括表示分组中和/或分组的不同部分(例如报头，有效载荷)中的数据量(例如字节数)以及在分组中所使用的调制和编码方案(MCS)的信息。此信息可用于确定分组或有效载荷的持续时间。

在这种情况下，在上行链路分组60(分组1)结束之后，下行链路分组62继续。STA 214b检测到信道仍然忙碌，并且在下行链路分组62到STA 1已经完成并且随后的帧间隔时间过去之前，将不尝试发送任何分组。

转向在图7的时序图中考虑分组2，这表示AP分组(例如，下行链路分组68)具有比从站点(STA1 14a)发送的上行链路分组66(分组2)的持续时间短的持续时间(Δt₂)的情况。

分组66(分组2)是由STA1 14a发送的另一上行链路分组(阶段92)，并且打算用于AP10。在这种情况下，响应于AP 10对分组66的报头66a的解码而发送的，来自AP 10的下行链路分组68(阶段94)比上行链路分组66短。在AP 10完成下行链路分组68的传输之后，多路复用器36切换回其默认位置，因此AP恢复从STA 1重新发送上行链路分组(阶段114)。因此，在这种情况下，AP重新发送上行链路分组66的两个部分66a，66c，并且在重新发送上行链路分组的两个部分66a，66c之间的时间段中，它发送(阶段106)打算用于STA1 14a的下行链路分组68。STA2能够基于重新发送的上行链路分组66的报头66a的接收和解码来确定信道正忙(阶段116，122)。在该示例中，如图7所示，STA2能够通过解码重传的上行链路分组66的报头66a来确定信道繁忙的最小持续时间，并且在这种情况下，STA2 14b在该时段(阶段122)中不解码后续的接收数据(例如68和66c)。

在图7的时序图中考虑分组3，这代表了一种情况，其中来自STA1 14a的上行链路分组70(分组3)用于STA2 14b，并且通过重新发送分组70，AP 10有效地充当了中继器。

更详细地，如图7中示意性指示的，AP 10在对低速部分(报头)进行解码之后发现(阶段102)它不是分组70的预期接收方，并且作为响应，它不生成并发送下行链路信号。取而代之，AP 10重新发送(阶段104、108)分组70(分组3)，并因此将其转发至STA 2 14b。因此，在这种情况下，通信实际上是半双工，而不是全双工。STA 14a，14b使用相同的上行链路信道和下行链路信道级联。由AP对没有A至D转换的分组70的转发为STA1 14a和STA2 14b彼此通信提供了特别迅速和有效的方式，即使它们不在彼此的视线内也是如此。

在图7中，在时间段Δt₁和Δt₂，多路复用器36将来自AP发射器处理电路的输入定向到AP灯具或其他AP发射器。在其他时间，多路复用器36被切换为重新发送来自AP接收器的输入。在分组或帧之间，AP 10和站点STA1，STA2遵守帧间隔时间。

图8是以与图7相同的格式的时序图，其示意性地示出了由图3的实施例执行并且在无竞争时段期间使用的光无线通信方法。

图8示出了在无竞争时段(CFP)中图3的实施例的操作，这意味着AP 10轮询STA14a，14b(下行链路分组80、84)。

对于图8所示的第一分组传输过程，STA1 14a响应于来自AP 10的下行链路分组80而发送的上行链路分组85比下行链路分组80短。STA2 14b仅对下行链路分组80的报头80a进行解码，确定该分组不旨在用于STA2 14b，然后不解码下行链路分组80b的其余部分。STA1对下行链路分组80的报头80a进行解码，确定该分组是针对STA1 14a的，响应地发送上行链路分组85，并且继续对下行链路分组80b的其余部分进行解码。

对于图8所示的第二分组传输过程，上行链路分组86比下行链路分组84长。通过重新发送上行链路分组的至少一部分86a，使来自AP的下行链路信道保持繁忙，以便防止从CFP到CP的任何不必要的过渡。STA2 14b解码下行链路分组的报头，确定分组84是针对STA2的，并且解码下行链路分组84的其余部分84b。STA2 14b发送上行链路分组86，其被AP2接收并部分重新发送(86a)。STA1仅解码下行链路分组84的报头84a，并确定分组84不用于STA114a，STA1 14a不解码下行链路分组84的其余部分或上行链路分组的重新发送部分(86a)。

与STA 14a，14b相比，允许AP 10使用更短的帧间间隔(IFS)。这意味着在允许它们发送之前，STA 14a，14b必须检测空闲信道更长的时间。以这种方式，AP 10具有优先级，并且例如在必须发送一些紧急分组的情况下，总是可以停止争用时段(CP)。然而，如果下行链路分组提前停止，则STA 14a，14b会认为该信道空闲而没有重新发送机制。

尽管上述某些实施例涉及AP收发器装置，但是在替代实施例中，收发器装置被集成到除AP之外的光无线通信设备中或与之关联，并且能够向可能是或可能不是站点的许多其他光无线通信设备发送和接收光无线通信信号。在一些实施例中，光无线通信收发器装置可以被启用以用于半双工通信，该半双工通信能够沿着相同的波长或波长范围发送和接收光无线通信信号。在各个实施例中，光无线通信收发器装置可以与光无线通信装置相关联，该光无线通信装置可以是移动的或固定的，并且能够向和从类似的光无线通信设备(例如另一移动设备或AP)接收光无线通信信号。例如，该系统可以包括两个或更多个AP以执行AP到AP的光无线通信，或者两个或更多个移动设备以执行设备到设备的光无线通信。

在某些情况下，OWC收发器装置对接收到的OWC信号进行全信号重新发送可能会导致安全问题。因此，在一些实施例中，在重新发送之前，将接收到的OWC信号转换为噪声或编码信号。

在一些这样的实施例中，收发器装置可以在第二信号路径上，例如在图3中的分支点40和多路复用器36之间，包括模拟加扰器，噪声发生器或数字加密系统。数字加密可以由处理电路进行，例如，在图3中的分支点40和多路复用器36之间或在图6中的发射器侧处理电路30中。OWC信号加扰，噪声生成和/或加密可以由控制器38有选择地激活以允许根据系统要求将信号作为加扰信号，噪声，编码信号或直接重新发送的信号进行发送。

图10示出了另一替代实施例。图10的实施例类似于图3的实施例，并且相同的附图标记指示相同的部件。图10的实施例包括包络检波器130，其具有连接到发射器侧处理电路30的输入和连接到多路复用器36的输出。

图10的收发器装置包括在第一信号路径上的第二分支点132。第一信号路径是OWC收发器装置沿其从OWC发射器侧处理电路30向多路复用器36发送OWC信号的信号路径。包络线检测器位于从收发器装置发射器侧处理电路离开分支点132的，到多路复用器36的第三信号路径134上。可以布置第三信号路径134，以使得在操作中，来自发射器侧处理电路30的光无线通信信号既直接经由包络检测器130传递到多路复用器36又传递到多路复用器36。包络检测器可以对要发送的光无线通信信号执行处理，从而提供调制的光无线通信信号的包络信号作为输出，例如作为电压输出。控制器可以被配置为根据输出包络信号来控制多路复用器36，例如如果输出包络线检测器信号高于或低于阈值电压。切换装置可以基于输出的包络检波器信号是高于还是低于给定的电压阈值来切换多路复用器36，以将调制的光无线通信信号从发射器侧处理电路30发送到发射器24。控制器可以被配置为控制切换装置以切换多路复用器36以将来自OWC发射器侧处理电路30的来自第一信号路径的信号或来自第二信号路径(例如，来自分支点40和/或来自接收器侧电路)的信号发送至发射器24。在某些实施例中，可以在电域中执行该处理和控制，而无需对分组格式进行任何修改或由接收器电路进行进一步的处理，例如对分组进行解码。

在当前的可商购的基带无线通信设备的示例中，例如可商购的RF基带无线通信设备，不存在指示该基带无线通信设备正在发送的信号。如所描述的结合有包络线检测器的配置将提供这样的信号。

根据实施例，一个或多个其他收发器装置，例如站点(STA)收发器装置，可以包括控制器或其他组件，该控制器或其他组件被配置为以以下至少一种方式处理接收到的信号：

1)至少部分解码接收到的光无线通信信号

2)执行能量检测。该控制器可以包括能量检测电路，该能量检测电路用于检测预定频率或频率范围内的能量水平，可选地，其中该频率范围对应于根据所使用的OWC通信协议的预定数量的子载波。

3)如上所述检测噪声，加扰信号或数字加密信号。

基于以上述方式中的至少一种方式处理接收到的信号的结果，控制器可以确定是否停止或继续解码光无线通信信号和/或发送或推迟发送其他光无线通信信号。

在某些实施例中，控制器可以被配置为基于信号的部分解码来控制OWC收发器装置20的操作，该信号包括与给定的另一OWC收发器装置相关联的OWC收发器标识符信号，例如伪噪声序列(PN序列)。

各个PN序列可以与每个OWC收发器装置相关联。与给定的OWC收发器装置相关联的PN序列在给定的OWC收发器装置服务集中可以是唯一的。可以选择PN序列，使得PN序列彼此具有非常低的互相关性。

例如，与AP相关联的PN序列可以在该AP的下行链路传输中使用。

当STA从AP接收到帧时，其可以使用PN序列来标识从其发送帧的AP。STA可以包括相关器，该相关器被配置为通过使PN序列与期望的PN序列(其是与STA相关联的AP相关联的PN序列)相关联来识别PN序列。

可以通过相关来检测PN序列，而无需对包括PN序列的帧进行解码。

在某些实施例中，如果在下行链路OWC信号帧的帧中接收到的PN序列与AP或其他OWC收发器装置(STA与之关联或通信)的PN序列不匹配，则STA收发器装置只能在接收到的OWC信号，加扰信号，加密信号或噪声上重传或转发。

在一些实施例中，如果上行链路OWC信号帧的帧中的PN序列与AP或其他与AP关联或通信的OWC收发器装置的PN序列不匹配，则AP收发器装置可以仅在接收到的OWC信号，加扰信号，加密信号或噪声上重传或转发。

这可以帮助防止回路或多个信号路径，例如第一路径AP2至STA和第二路径AP2至STA至AP1至STA。尽管在某些情况下解码和比较PN序列可能会引入等待时间，但它也可能会提高安全性。

在图6的实施例中，所接收的光无线通信信号以电信号的形式(例如，来自光电检测器22的输出)沿着第二信号路径(来自接收器侧的信号路径)通过接收器侧到多路复用器36。在一些替代实施例中，接收到的光无线通信信号以接收到的光信号的形式至少部分地从接收器侧传递到发射器侧，并转换为在稍后阶段发生的电信号，或者使用其他组件转换为电信号，例如另一个光电检测器，该光电检测器可能在发射器侧上，也可能在发射器和接收器侧之间。在一些这样的实施例中，至少一些接收到的光被光电检测器22转换成电信号，并且所得到的电信号被传递到接收器侧处理电路28，并且使用至少一个电子组件将至少一些接收到的光从接收器侧至少部分地引导到发射器侧。

例如，在一些实施例中，收发器装置可以包括至少一个光学元件，该至少一个光学元件被布置成沿着来自接收器侧的信号路径的至少一部分引导来自接收器侧的表示光无线通信信号的光。在一些这样的实施例中，至少一个光学元件可以被配置用于以收发器20接收的光信号的形式反射和发散所接收的光无线通信信号。光学元件例如可以是至少一个凸面镜。

在一些这样的实施例中，多路复用器可以在电信号或电信号和光信号之间切换(例如，选择将来自发射器侧处理电路30的光无线通信信号以电信号的形式向发射机24发送，或者将从接收器侧接收到的光无线通信信号以电信号或光信号的形式发送)。如果所接收的光无线通信信号是光信号的形式，则可以在任何合适的位置处提供光电检测器，以在将光信号提供给发射器之前将其转换为电信号。

在图6和图10的实施例的其他替代实施例或变型中，未提供多路复用器装置(例如，多路复用器36)，而是将至少一个光学元件布置为直接以光信号的形式将所接收的光无线信号的至少一部分反射和/或引导至其他设备(例如，站点)，而不将所接收的光信号转换为电信号。在一些这样的实施例中，至少一些接收到的光被光电检测器22转换成电信号，并且所得到的电信号被传递到接收器侧处理电路28。然后，在一些实施例中，控制器确定是否正在接收光无线通信信号并且响应于确定未接收到光无线通信信号(因此在一些实施例中，光学元件也未将光无线通信信号反射或引导至其他设备)，控制发射器侧处理电路和/或发射器发送光无线通信信号。

在提供半双工通信的某些情况下，例如在AP到AP或设备到设备之间的发射器和接收器在相同波长或波长范围内发射和接收信号的情况下，使用光学组件的实施例可能是优选的。

技术人员将理解，在不脱离本发明的情况下，所描述的实施例的变型是可能的。因此，仅通过示例的方式提供了特定实施例的以上描述，而不是出于限制的目的。对于技术人员将清楚的是，可以在不脱离本发明的范围的情况下对实施例进行修改。

Claims

1.一种光无线通信系统，包括：

第一设备，包括收发器装置；以及

多路复用器装置，其被布置以接收来自多个信号路径的光无线通信信号，并将信号传递给发射器进行发送；以及

用于控制第一设备的收发器装置的操作的控制器，其中

去往多路复用器装置的第二信号路径来自接收器侧；以及

控制器控制收发器装置的操作，以便经由多路复用器装置去往发射器，以重新发送由接收器从一个其他设备接收的光无线通信信号的至少一部分，从而向多个其他设备中另外的其他设备指示接收器的光信道正忙。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，第一设备包括接入点AP，其他设备包括站点STA。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，第一设备的收发器包括至少一个波长转换组件，该波长转换组件被布置为使得所述由发射器重新发送的所接收的光无线信号的至少一部分在与所述接收器所接收到的光无线信号的波长或波长范围不同的波长或波长范围内被重新发送。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，波长转换组件被配置为从红外转换为可见波长，反之亦然。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，传递到发射器以重新发送接收到的光无线通信信号的至少一部分包括：处理所述至少一部分接收到的光无线通信信号，以产生处理后的信号和/或所述接收到的光无线通信信号的至少一部分的表示，并且重新发送包括由发射器发送所述处理过的信号和/或表示。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所处理的信号和/或表示包括噪声信号和/或所接收的光无线通信信号的所述至少一部分的编码或加扰的表示。

7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括加密系统，加扰器或噪声生成设备中的至少一种，其被布置为处理所接收的光无线通信信号的所述至少一部分。

8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，第一设备的收发器被配置为处理所接收的光无线通信信号，使得接收到的光无线信号的所述至少一部分将在与与第一设备的接收器在其上接收的信道不同的信道上重新发送。

9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，接收器侧处理电路包括一系列接收器侧处理组件，这些组件对接收到的光无线通信信号执行一系列操作，到达多路复用器装置的第二信号路径来自在后续的至少一个所述接收器侧组件之前的接收器侧的分支点。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，接收器侧处理电路被配置为使得接收到的光无线通信信号在分支点被分离，使得接收到的光无线通信信号都沿着第二信号路径被发送到多路复用器装置，并且被发送到后续的所述接收器侧组件中的至少一个。

11.根据权利要求9或10所述的系统，其中，分支点被布置成使得光无线通信信号的至少一部分至少部分地被解码或以其他方式处理，可选地由接收器侧处理电路处理，并且可选地同时由第一设备的发射器重新发送。

12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，控制器被配置为控制多路复用器装置，在该分支点处和/或第一设备的发射器中的所接收的光无线通信信号的分离的至少一个操作。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述控制取决于所接收的光无线通信信号的所述解码或其他处理的结果。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，对接收的光无线通信信号的所述解码或其他处理包括：确定标识符，该标识符标识从其接收光无线信号的设备或设备组，以及根据所述标识符来执行对多路复用器中的至少一个的控制，在分支点处对所接收的光无线通信信号的分离和/或发射机的控制。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，标识符包括伪噪声PN序列，和/或在没有或在解码与标识符相关联的帧或之前执行解码或其他处理。

16.根据权利要求14或15所述的系统，配置为响应于所确定的标识符与所存储的标识符匹配或相关联而执行所述重新发送。

17.根据从属于权利要求5或6的权利要求14至16中任一项所述的系统，其中，系统被配置为响应确定的标识符与存储的标识符匹配，由发射器发送所述经处理的信号和/或表示。

18.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，控制器被配置为响应于所接收的光无线通信信号的或至少部分解码或其他处理的结果来执行至少一个动作，所述至少一个动作包括以下至少之一：

a)继续由第一设备的发射器重新发送所述接收到的光无线通信信号；

19.根据权利要求18所述的系统，其中，控制器被配置为控制收发器装置的操作，以便控制至少以下之一：

20.根据权利要求18或19所述的系统，其中，控制器被配置为控制第一设备的收发器装置的操作，使得如果对接收到的光无线通信信号的所述至少部分解码或其他处理指示该光无线通信信号是针对第一设备的，则停止由第一设备的发射器重新发送所述接收的光无线通信信号，由第一设备的发射器重新发送第一设备的所述光无线通信信号，并且如果第一设备的光无线通信信号的持续时间为小于所接收的光无线通信信号的持续时间，则在完成第一设备的光无线通信信号的传输之后恢复所接收的光无线通信信号的重新发送。

21.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，接收的光无线通信信号是上行链路信号，并且由发射机侧处理电路产生的光无线通信信号中的至少一个包括响应于该上行链路信号而发送的下行链路信号。

22.根据权利要求21所述的系统，其中，上行链路信号和下行链路信号包括或形成多个其他设备中的另一个设备与第一设备之间的信号交换的一部分，该第一设备建立或形成信道繁忙时段的一部分，在此时段期间，来自第一设备的光无线通信信道被预留给所述其他设备，并且被排除以供另外的其他设备使用。

23.根据权利要求22所述的系统，其中，上行链路信号和下行链路信号包括或形成握手过程的一部分。

24.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括包络线检测器，该包络线检测器布置成从发射器侧处理电路接收光无线通信信号，其中，多路复用器装置和/或发射器的操作取决于包络线检测器的输出。

25.根据权利要求24所述的系统，其中，多路复用器装置和/或发射器被配置为根据包络线检测器的输出在重新发送接收到的光无线通信信号与从发射器侧处理电路发送光无线通信信号之间进行切换。

26.根据权利要求24或25所述的系统，其中，包络线检测器位于通向多路复用器装置的所述第一信号路径上，或在通向多路复用器装置的另一信号路径上。

27.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，去往多路复用器装置的第二信号路径被布置，以使得由第一设备的接收器接收的光无线通信信号以模拟形式和/或未经模数转换被传递到多路复用器装置。

28.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，第二信号路径被布置成使得在操作中，所接收的光无线通信信号既被传递至接收器侧处理电路又被传递至多路复用器装置。

29.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，第二信号路径包括至少一个光学组件，该至少一个光学组件被布置为沿着所述信号路径定向来自接收器侧的表示光无线通信信号的光。

30.根据权利要求29所述的系统，还包括在所述第二信号路径上的另一接收器，其被配置为将所述定向光转换成相应的电信号，可选地用于提供给多路复用器装置。

31.根据权利要求1至28中任一项所述的系统，还包括至少一个光学组件，该至少一个光学组件被配置为在期望的方向上反射或以其他方式定向至少一部分表示光无线通信信号的接收光。

32.根据权利要求31所述的系统，其中，至少一个光学组件被配置为反射或以其他方式将所述接收到的光中的至少一些射向其他设备中的至少一个可选地，每个。

33.根据权利要求29至32中任一项所述的系统，其中，所述至少一个光学组件包括镜，可选地为凸面镜。

34.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，第一设备的收发器装置被配置为仅在发射器不忙于从发射器侧处理电路发送光无线通信信号的情况下，全部或部分地重新发送接收到的光无线通信信号。

35.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，在接收器处接收的光无线通信信号包括或表示至少一个分组。

36.根据权利要求35所述的系统，其中，第一设备的收发器被配置为使用发射器基本上全部或部分地重新发送所述接收的光无线信号，而基本上不修改至少一个分组的内容。

37.根据权利要求35或36所述的系统，其中，所述或每个分组包括或表示至少一个报头，所述报头包括从其发送光无线的另一设备或其他设备的地址或标识符，并且收发器被配置为使用发射器重新发送所述至少一个包括所述地址或标识符的报头。

38.根据权利要求35至37中任一项所述的系统，其中，所述分组或所述分组中的至少一个包括至少第一部分和第二部分，其中，g)，h)，i)，j)，k)中的至少一个：

k)第一部分包括表示分组长度的信息。

39.根据权利要求35至38中任一项所述的系统，其中，该或每个分组具有根据OWC通信协议，可选地是LiFi协议的分组结构。

40.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中，控制器被配置为控制第一设备的收发器装置的操作，使得1)或m)中的至少一个：

l)第一设备的发射器从第二信号路径重新发送接收到的无线通信信号的选定部分，并且响应于所述选定部分的重新发送完成，第一设备的发射器发送或者使其可用于发送来自第一信号路径的信号；

41.根据权利要求40所述的系统，其中，该时间段小于或等于40毫秒，可选地小于或等于20毫秒，可选地在0.01毫秒至40毫秒之间，可选地在0.01毫秒至40毫秒之间。

42.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，其他设备被配置为使得发送由第一设备的发射器重新发送的所述光学无线传输信号的其他设备在第一设备重新发送光无线传输信号的至少一部分时间段内，禁用其接收器或接收器侧处理电路的至少一个组件。

43.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述其他设备使它的接收器或接收器侧处理电路的至少一个组件使能接收第一设备的光无线通信信号。

44.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，多个其他设备被配置为使得在信道忙于第一设备和多个其他设备中的另一个设备之间的发送的时间段的至少一部分期间，禁用其发射器或发射器侧处理电路的至少一个组件，或者推迟发送，该多个其他设备的光无线通信信号由第一设备接收。

45.根据权利要求44所述的系统，其中，多个其他设备中的每一个被配置为基于从第一设备从重新发送过程接收的光无线通信信号的至少一部分的处理来确定是禁用所述至少一个组件还是推迟发送。

46.根据权利要求45所述的系统，其中，该处理包括能量检测过程和/或噪声检测，加扰信号的检测或加密信号的至少部分解密。

47.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，多个其他设备中的每个其他设备基于对第一设备的重新发送的光无线通信信号和/或所述发送的光无线通信信号的至少一部分(可选地，报头)的解码确定信道繁忙时段的持续时间。

48.根据权利要求47所述的系统，其中，由所述多个其他设备中的另一个进行的所述解码包括确定分组的长度或类型。

49.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，多个其他设备中的每个其他设备被配置为接收和解码所述重新发送的光无线通信信号的至少一部分，并选择性地启用或禁用其发射器或发射器侧处理电路的至少一个组件，或推迟或启动发送，或者继续或停止解码或其他处理，具体取决于重新发送的光无线通信信号。

50.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中，所述重新发送的光无线通信信号的至少一部分包括前导码，报头，较低比特率部分中的至少一个。

51.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中，所述第一设备被配置为在无竞争时段中发送轮询信号以轮询多个其他设备，并且在无竞争时段期间在轮询信号的发送期间从所述其他设备中的一个接收到接收的光无线通信信号时，第一设备的收发器装置被配置为完成轮询信号的发送，然后，如果光无线通信信号的持续时间长于轮询信号，则重新发送所述光无线通信信号的剩余部分。

52.根据权利要求51所述的系统，其中，发送所述重新发送的光无线通信信号的其他设备之一被配置为在接收轮询信号期间将其接收器保持在启用状态，并在光无线通信信号的其余部分的重新发送期间，禁用其接收器或接收器侧处理电路的至少一个组件。

53.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中，第一设备用于发送的帧间间隔短于多个其他设备用于发送的帧间间隔。

54.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中，第一设备的收发器装置包括在多路复用器装置和发射器之间的前其他电路，可选地，其他电路被配置为执行至少一个过程以准备光无线通信信号以供发射器发射。

55.根据前述任一项权利要求所述的系统，在第二信号路径上包括至少一个放大器。

56.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中，光无线通信系统包括全双工通信系统或半双工通信系统。

57.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中，光无线通信系统根据OWC通信协议(可选地为LiFi通信协议)进行操作。

58.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中，第一波长或波长范围不同于第二波长或波长范围。

59.根据前述任一项权利要求所述的系统，其中，第一波长或波长范围包括红外，可见或紫外波长中的一个，第二波长或波长范围包括红外，可见或紫外波长中的一个。

60.根据权利要求1所述的系统，其中至少以下之一：

a)第一设备固定在固定位置；

b)第一设备是便携式的；

c)至少一个，可选地，每个，其他设备是便携式的；

d)至少一个，可选地，每个，其他设备固定在固定位置；

e)第一设备和其他设备是STA；

f)第一设备以及至少一个，可选地，每个，其他设备是AP。

61.一种第一设备的收发器装置，其被配置为经由至少一个光信道与多个其他设备进行通信，该收发器装置包括：

控制器，用于控制AP收发器装置的操作，其中

去往多路复用器装置的第二信号路径来自接收器侧；以及

62.一种其他设备的收发器装置，其被配置为经由至少一个光信道与第一设备或至少一个另一其他设备进行通信，所述其他设备的收发器装置包括：

控制器，用于控制收发器装置的操作，其中

63.一种操作光无线通信系统的方法，该系统包括：

第一设备，包括收发器装置；以及

该方法还包括：

64.根据权利要求63所述的方法，包括由第一设备的发射器重新发送所述光无线通信信号的一部分，其中，所述确定包括：根据所述编码数据来确定是否重新发送所述接收的光无线通信信号的其他部分。