CN114145041A - 用于光学无线通信网络中的切换的系统和方法 - Google Patents

Abstract

根据本文公开的一个方面，提供了一种系统（500），包括被连接以形成光通信网络的至少两个光小区（504，508）。该系统包括至少两个光小区，每个光小区由包括相应数据信号的相应第一光束和包括导频信号的第二光束形成。每个数据信号具有幅度轮廓，其一部分高于预定阈值水平（316），并且该至少两个光小区的相应数据信号的所述部分部分重叠，以形成具有高于该预定阈值水平的幅度轮廓（720，730）的重叠区域（306）。每个导频信号亦具有幅度轮廓（740，750），幅度轮廓（740，750）包括上升沿和下降沿以及与相应数据信号的覆盖区对齐的覆盖区，用于执行预切换和/或切换。

Description

用于光学无线通信网络中的切换的系统和方法

技术领域

本公开涉及光学无线通信网络中的切换以及用于执行这些切换的系统和方法。

背景技术

光保真（LiFi）指代以嵌入在由光源发射的可见光、红外光或紫外光中的信号的形式来传递信息的技术。这种技术有时也被称为编码光、可见光通信（VLC）或自由空间光通信（FSO）。根据多种合适的调制技术中的任何一种，通过调制光的性质（通常是强度）来嵌入信号。对于高速通信，常常使用红外（IR）通信而不是可见光通信。尽管紫外和红外辐射对于人眼是不可见的，但是利用这些光谱区域的技术是相同的，尽管由于波长依赖性可能发生变化（诸如在折射率的情况下）。在许多情形下，使用紫外光和/或红外光是有利的，因为这些频率范围对于人眼是不可见的。与红外光和/或可见光相比，紫外光量子具有更高的能量水平，这反而可能使得在特定状况下不希望使用紫外光。

基于这些调制，可以使用任何合适的光传感器来检测LiFi编码光中的信息。例如，光传感器可以是光电二极管。光传感器可以是：专用光电池（点检测器）；可能带有透镜、反射器、漫射器或磷光体转换器（用于较低速度）的光电池阵列；或者光电池阵列（像素）和用于在该阵列上形成图像的透镜。例如，光传感器可以是包括在加密狗中的专用光电池，加密狗插入用户设备（诸如智能手机、平板电脑或笔记本电脑），或者该传感器可以是集成的和/或两用的，诸如最初设计用于3D面部识别的红外检测器阵列。无论哪种方式，这都可以使得运行在用户设备上的应用程序能够经由光来接收数据。

例如，这使得数据符号序列能够比人眼的暂留（persistence）更快地被调制到由诸如发光二极管（LED）和激光二极管（LD）的光源发射的光中。与射频（RF）通信相反，LiFi一般在发送器和接收器之间使用视线连接以获得最佳性能。

LiFi常常用于将信号嵌入由照明源（诸如日常灯具，例如室内照明或室外照明）发射的光中，因此允许使用来自灯具的照明作为信息载体。因此，光可以包括用于照亮诸如房间的目标环境的可见照明贡献（通常是光的首要目的），以及用于向环境提供信息的嵌入信号（通常被认为是光的次要功能）。在这种情况下，调制通常可以在足够高的频率下执行，以超出人类的感知，或者至少使得任何可见的瞬态光伪像（temporal light artefact）（例如，闪烁和/或频闪伪像）足够弱，并且在足够高的频率下不被人类注意到或者至少对于人类来说是可容忍的。因此，该嵌入信号不影响首要的照明功能，即，因此用户仅感知到整体照明，而感知不到被调制到该照明中的数据的影响。

无线光学网络（诸如LiFi网络）使得电子设备（如笔记本电脑、平板电脑和智能手机）能够无线连接到互联网。Wi-Fi使用射频来实现这一点，但是LiFi使用光谱来实现这一点，光谱可以实现前所未有的数据传输速度和带宽。由于相邻系统造成的干扰及WiFi系统的全向辐射模式，WiFi系统的带宽越来越有限。WiFi信号可以穿过墙壁、天花板、门等，但是其带宽随着使用的单元的密度和数量而减小。随着LED照明系统用于取代传统照明系统，LiFi变得越来越受欢迎。与WiFi相反，LiFi是定向的并且由遮光材料屏蔽，与WiFi相比，这为LiFi提供了在用户密集区域支持更高带宽通信的潜力。

此外，LiFi可以用于易受电磁干扰的区域。考虑到现在无线数据常常不仅是传统的连接设备所需要的——如今电视、扬声器、耳机、打印机、虚拟现实（VR）护目镜甚至冰箱都使用无线数据来连接和执行必要的通信。

数字无线通信网络（基于光学或射频）通常由多个发送器节点或接入点、调制解调器和收发器形成。每个发送器节点位于通常称为小区（cell）的区域的中心。这种布置总体上也可以称为接入点。小区是接收器可以接收到来自节点的传输的区域。当彼此相邻定位时，小区通常装配在一起以覆盖更大的区域。每个节点可以连接到相应调制解调器。调制解调器将传出的数据信号处理成分别适用于经由无线或光学通道而传输的波形或调制光。相应地，调制解调器可以将传入的无线接收的调制光或波形处理成数据。

当客户端设备从一个小区的覆盖区域移动到另一小区的覆盖区域时，需要切换。也就是说，当接收器（诸如用户设备、客户端设备、移动电话等）从当前小区移动到相邻小区时，则任何主动通信都必须被切换到该相邻小区的节点或接入点。当客户端设备确定从相邻小区接收的信号强于当前小区的信号时，通常执行这种切换。替代地，基站可以基于反向上行链路中来自客户端设备的传入信号而检测到需要切换。因此，当来自当前小区的传输的幅度下降到较低水平时（通常距该小区的中心的节点最远时），发生该切换。意图是尽快进行切换以最小化对任何正在进行的通信或数据传输的干扰，并且可以包括一个准备期以促进这一点。LiFi接入点的光学器件的设计可以支持无缝切换。应当理解，所指的接收器设备也可以包括发送数据信号的必要技术。例如，接收器设备可以能够向一个或多个发送器节点发送数据信号，该一个或多个发送器节点可以包括接收那些数据信号的必要技术。出于解释本发明的目的，术语“接收器”和“发送器”在本文中用于区分相应设备，而不是将相应设备限制成仅发送功能或接收功能之一。

图1和图2图示了从第一LiFi接入点的覆盖区域移动到第二LiFi接入点的覆盖区域的LiFi接收器112。

图1示出了包括两个LiFi接入点的系统100的侧视图，每个接入点包括发送器节点103、107和形成周围光小区的输出光传输104、108。左手侧的第一LiFi节点103发射包括第一信号的第一光束104并提供第一接入点102，并且右手侧的第二LiFi节点107发射包括第二信号的光束108并提供第二接入点106。LiFi接入点102的光小区和LiFi接入点106的光小区（由相应光束形成）在中心区域110重叠。从一个接入点到另一个接入点的切换通常发生在这个区域110中。在图1中，接收器设备112被示为位于第一接入点102的接收区域或光小区内，其移动方向由箭头114指向第二接入点106的覆盖区域或光小区。

图2示出了与图1中相同的系统100的平面图。系统100包括从相应接入点径向输出以形成周围光小区104和108的两个光束。在图2中，没有示出发送器节点自身。当示为仿佛从上方看时，由每个节点形成的光小区的形状是圆形的。应当理解，这种圆形形状是光小区和可以接收到发射信号的区域的理想化形式。类似于图1，重叠区域110表示接收器112可以接收到来自两个接入点的信号的区域。发射信号的幅度可以随着每个光小区内的位置而变化。在图2中，接收器设备112被示为位于重叠区域内，例如在第一接入点102的光小区和第二接入点106的光小区内。接收器112具有箭头114所图示的朝向第二接入点106的覆盖区域或光小区的中心的移动方向。该移动方向导致接收器设备穿越重叠区域110，并将造成从第一接入点102到第二接入点106的切换过程。

应当理解，LiFi接入点或LiFi AP是LiFi网络或光学无线通信网络的接入点。每个接入点都具有特定的覆盖区域，并为该覆盖区域内的接收器设备提供光学接入以实现数据传输。接收器设备可以例如是移动设备，诸如智能手机、移动电话、平板电脑、笔记本电脑或出于接收编码光或光学信号形式的数字信息的目的，用于连接到这些设备中的任何一个的加密狗。即，能够提供对LiFi接入点的光学接入以进行数据传输的设备或加密狗。

图3示出了用于执行接入点之间的切换的典型系统及其具体布置。该图示出了光小区的两个方面。第一个方面是两个接入点以及由它们的相应发射光束形成的光小区的覆盖区域的平面图。该平面图下方是沿平面图上的线300截取的截面图。该截面示出了接入点的相应数据信号的接收信号幅度。因此，该截面图示出了每个光小区的数据信号分布的幅度轮廓（profile）。在图3中，意图是示出的轮廓形状表示由于平方反比定律而经历的信号衰减。平方反比定律指出，特定的物理量或强度（例如光或电磁辐射的强度）与距该物理量的来源的距离的平方成反比。其根本原因可以理解为点源辐射进入三维空间所对应的几何稀释。

通常，第一接入点102和第二接入点106之间的切换将具有多个触发条件，当检测到这些触发条件时，会导致该切换的特定过程的执行。例如，当接收器设备连接到第一接入点102时，检测到来自第二接入点106的另一数据信号（例如，通过接收器进入另一个接入点的光小区），可以触发准备过程，用于（到发射该检测到的数据信号的第二接入点106的）预期切换。该准备允许尽快执行该切换。在被认为满足检测到来自第二接入点的另一数据信号的条件之前，信号幅度可能必须超过阈值最小幅度。该最小阈值在图3中由下部水平虚线310表示。

由第一和第二接入点输出的每个数据信号的数据信号分布具有在图3中分别由线302和304近似表示的信号幅度轮廓（由平方反比定律产生）。如果接收器沿着线300从左向右移动，则它所经历的信号幅度是截面图中所示的轮廓的信号幅度。当接收器从左向右移动时，在到达第二垂直虚线308时，检测到上述第一条件。该虚线308还标记了两个光小区之间的重叠区域的边缘。检测该条件或边缘可以用于触发两个接入点之间的切换的准备。

当接收器继续从左向右移动时，接收器到达交叉点312，其中一个信号302的上升沿与另一信号304的下降沿交叉。也就是说，这是当从两个接入点接收的两个数据信号的幅度相等时。在该交叉点312之后，第二接入点的数据信号的幅度超过第一接入点的数据信号的幅度，并且切换的执行被触发。第一接入点的数据信号的幅度减小而第二接入点的数据信号的幅度增加的这种条件在重叠区域的后半部分上产生。正是在这个区域中该切换被执行。该切换需要在该后半部分内发生，因为该切换必须在接收器移出第一接入点的覆盖区域之前完成。

当接收器继续沿着截面线300从左向右移动时，第一接入点102的数据信号不再被检测到，并且在接收器处仅接收到第二接入点的数据信号。第二接入点的数据信号的至少信号强度或幅度下降到最小阈值310以下。重叠区域的这个边缘在图3中由垂直虚线314标记。

在图3中，每个接入点发射其信号强度或幅度分布具有平缓斜坡的光。这是一个在向外的径向方向上以浅梯度下降的斜坡。这种布置为在光小区之间移动的接收器设备提供了长时间段，以检测第一接入点的信号的减小和第二接入点的信号的幅度增加。这使得接收器能够触发系统来预测该切换，即使第一接入点的数据信号的信号幅度仍然大于第二接入点的数据信号的信号幅度。在检测到第二接入点的数据信号幅度已经变得比第一接入点的数据信号幅度更强之后，它还为系统提供足够的时间来执行该切换。

发明内容

然而，该系统存在问题。两个接入点的数据信号的信号强度或幅度在重叠区域内相对较低（这低于由水平虚线316标识的达到最佳性能水平的期望阈值）。因此，在重叠区域中，通信链路的性能是次优的，其中在任一时间只可以连接到两个接入点中的一个。因此，尽管图3的系统允许在长时间段内执行切换（并且因此该切换不太可能由于在完成之前移出重叠区域而失败），但是在用于切换的该延长的时间段期间的性能被降低到不利地影响数据传输质量的水平。

图4示出了与图3的系统类似的系统。然而，在图4中，信号分布的幅度轮廓402、404具有陡峭的斜坡沿以及平坦的中心区域。也就是说，沿的梯度是很大的正值或很小的负值，而相比之下，中心区域近似于平稳段。由于这种数据信号分布，在重叠区域306内，两个信号中的至少一个的幅度总是高于期望的性能阈值（在图4中由虚线316指示）。因此，因为两个接入点的信号强度在重叠区域中都高于阈值316，所以通信链路的性能在重叠区域中是最佳的。没有如图3的系统那样的交叉点，而是有两条交叉线，它们以相同的幅度重叠。在检测到第二接入点的数据信号时，也有大量的时间来准备切换。

然而，当接收器沿着线300从左向右移动时，即当接收器从第一接入点的光小区移动到第二接入点的光小区时，用于执行切换的触发发生在跨越重叠区域期间的稍后点。该触发是当检测到的第二接入点的数据信号变得比第一接入点的数据信号强时。这是因为两个接入点的数据信号在大部分重叠区域中是相等的，并且当它们开始彼此可区分时，陡峭的斜坡意味着与重叠区域的整个宽度相比，这种差异快速出现。因此，在第一接入点的数据信号完全丢失之前，该切换有未完成的危险。因此，这种布置具有极大地限制系统执行切换的时间的负面影响，并且常常会导致数据传输或通信的中断。

系统需要时间来准备和执行切换。在此期间，接收器需要保持与第一接入点的连接，直到建立与第二接入点的连接。尽管图3的第一系统受益于在重叠区域内准备并且然后执行切换的大量时间，但是当切换被触发时，第一光小区的信号幅度下降到低水平，从而抑制了切换期间的性能并且可能导致切换失败。

如果接收器从第一接入点的覆盖区域移动到第二接入点的覆盖区域，则需要决策准则来执行切换过程。该决策基于检测到第二接入点的接收信号比第一接入点的接收信号更强或具有更高的幅度。因此，尽管图4的第二系统在重叠区域内保持良好的信号幅度，并且因此在切换和准备期间保持良好的性能（高于水平316），但是必须执行切换的重叠区域的比例非常小。因此，切换很可能不能及时完成，从而中断数据传输。

因此，发明人已经意识到，需要提供一种系统，该系统在切换期间既实现良好的性能水平，而且提供足够的时间来执行切换。该目标通过如权利要求1所声明的系统、如权利要求9所声明的发送器节点和如权利要求10所声明的方法来实现。

完成这一点的一种方法是提供一种包括至少两个光小区的系统。每个光小区由具有信号分布的光束形成，该信号分布具有包括上升沿、平稳段和下降沿的幅度轮廓。光小区重叠以形成重叠区域，该重叠区域具有：至少一个边缘，其中两个数据信号中的一个数据信号具有该平稳段的幅度；以及交叉点，其中一个信号的上升沿与另一个信号的下降沿交叉。在交叉点，数据信号应当高于期望的性能阈值。也就是说，数据信号在重叠区域中稳定下来，使得在重叠区域的边缘，幅度处于该平稳段的高度。

这里，信号幅度表示如由接收器设备接收的覆盖区域中的信号幅度/强度。在哪个特定的高度上需要考虑信号幅度，取决于可能期望的接收器设备的位置。这可能因应用而异。在智能手机、移动电话或平板电脑通信的情况下，这将对应于一般携带移动设备的高度，例如在0.75-1.5米的范围内。这大致与通常使用的桌子上的固定设备的高度对应。在这种场景下，人们应当考虑地面以上1.0或1.25米高度处的信号幅度/强度。

在接收器安装在交通工具顶部的工业应用中，例如在仓库环境中，我们需要考虑信号幅度/强度的高度可能更高。然而，这并不减损本文提出的构思，该构思考虑了在预期接收器所在的预定高度处的幅度轮廓。

本发明的第一实施例通过使用导频信号以及数据信号来实现这一点。该导频信号具有上升沿和下降沿，并且为切换的准备和执行提供触发准则，而数据信号具有大的平稳段和陡峭的沿，这提供了数据传输并且因此保持了重叠区域内的性能水平。

如本文所公开，提供了一种包括至少两个光小区的系统，这些光小区被连接以形成光通信网络，其中每个光小区提供光通信网络的接入点，该系统包括：至少两个光小区，每个光小区由包括信号的发射光束形成，其中信号分布具有包括上升斜坡、平稳段和下降斜坡的幅度轮廓，该至少两个光小区重叠以形成重叠区域，该重叠区域具有：至少一个边缘，其中两个信号中的一个信号具有该平稳段的幅度，同时与两个信号中的另一个信号重叠；以及交叉点，其中一个信号的上升斜坡与另一个信号的下降斜坡交叉，从而使得能够响应于被接收器设备检测到而触发接收器设备从一个光小区到另一个光小区的切换过程。

光小区也可以被称为光学无线通信小区。光小区是如由系统的发送节点产生的光学无线数据信号的覆盖区域。来自发送器节点的发射光束形成光小区，并且因此发射光束和节点一起提供了到通信网络的接入点。

优选地，该系统包括：接收器设备，被配置为检测发射光束形式的至少两个信号，该至少两个信号指示接收器设备位于（提供光通信网络的至少两个接入点的）至少两个相应光小区内，并且在检测到重叠区域的边缘或重叠区域的交叉点时，分别触发预切换过程或切换过程。

接收器还可以在检测到一个光小区的信号幅度增加并且另一光小区的信号幅度减小时触发预切换过程。

优选地，通过光学元件来发射光束，该光学元件包括自由曲面（freeform）光学元件、透镜光学元件和反射器光学元件中的一个或多个。

优选地，光束源是单个LED或LED阵列。

优选地，光束源是单个自由曲面光学元件后面的单个LED或单个自由曲面光学元件后面的LED阵列。

优选地，至少两个光小区的信号彼此可区分。

可选地，通过具有不同信号波长的每个光小区的每个信号，这些信号彼此可区分。

可选地，通过具有不同信号调制频率的每个光小区的每个信号，这些信号彼此可区分。

可选地，通过在数据信号的前同步码中具有不同的符号或者具有不同的LiFi标识符的每个光小区的每个信号，这些信号彼此可区分。

还公开了一种在接收器设备处执行至少两个光小区之间的切换的方法，每个光小区包括信号，这些光小区被连接以形成光通信网络，其中每个光小区提供光通信网络的接入点，该方法包括：检测至少两个光小区的重叠区域的边缘，或者检测至少两个光小区的重叠区域中的交叉点，其中一个光小区的信号的上升斜坡与另一个光小区的信号的下降斜坡交叉；响应于检测到所述边缘，预期接收器设备从一个光小区移动到另一个光小区，执行预切换过程；以及响应于检测到所述交叉点，触发接收器设备从一个光小区到另一个光小区的切换过程。

根据本文公开的第一方面，提供了一种包括至少两个光小区的系统，这些光小区被连接以形成光通信网络，其中每个光小区提供光通信网络的接入点，其中该系统包括：至少两个光小区，每个光小区由包括相应数据信号的相应第一光束和包括导频信号的第二光束形成，其中每个数据信号在预定高度具有幅度轮廓，其一部分高于预定阈值水平，并且至少两个光小区的相应数据信号的所述部分部分重叠，以形成具有高于该预定阈值水平的幅度轮廓的重叠区域，其中每个导频信号在预定高度具有幅度轮廓，该幅度轮廓包括上升沿和下降沿以及与相应数据信号的覆盖区对齐的覆盖区，至少两个光小区的相应导频信号重叠以形成重叠区域，该重叠区域具有幅度轮廓，该幅度轮廓包括上升沿和下降沿，该上升沿包括一个导频信号的上升沿，该下降沿包括另一个导频信号的下降沿；并且具有覆盖区，其与数据信号的重叠区域的覆盖区对齐；以及具有交叉点，其中一个导频信号的上升沿与另一个导频信号的下降沿交叉。

如上文所讨论，预定高度基于通信应用要求；为了便于手持移动通信，其可以在0.75-1.5米的范围内，并且因此在实施例中可以设置为例如1.1米。

幅度轮廓在至少一个垂直截面中具有上述关系（相对形状）。可选地，每个小区的水平（平面图）覆盖区可以是圆形的（即，轮廓在任何垂直截面中具有上述关系）。

在实施例中，相应数据信号的幅度轮廓和数据信号的重叠区域提供了组合的数据信号幅度轮廓，其在两个数据信号的重叠区域内的所有位置都高于预定阈值水平。

在实施例中，该系统包括：接收器设备，被配置为检测发射光束形式的一个或多个数据信号和至少两个导频信号，该至少两个导频信号指示接收器设备位于（提供光通信网络的至少两个接入点的）至少两个相应光小区的附近，并且在检测到导频信号重叠区域的边缘或导频信号重叠区域的交叉点时，分别触发预切换过程或切换过程。

在实施例中，导频信号是频率比数据信号低的信号。

在实施例中，数据信号具有高于两兆赫的频率，和/或导频信号具有低于两兆赫的频率。

在实施例中，导频信号覆盖区可以延伸到数据信号覆盖区之外，使得用于数据传输的光小区小于导频信号的覆盖区域。另外，导频信号可以具有与数据信号的覆盖区中心对齐的覆盖区，但是边缘可以未对齐。

在实施例中，至少两个光小区的导频信号彼此可区分。

在实施例中，通过不同的信号波长、不同的信号调制频率、信号的前同步码中的不同符号或不同的LiFi标识符中的一个或多个，至少两个光小区的导频信号彼此可区分。

在实施例中，提供导频信号和/或数据信号的光束通过一个或多个光学元件发射，该一个或多个光学元件包括自由曲面光学元件、透镜光学元件或反射器光学元件。

在实施例中，提供导频信号和/或数据信号的光束源是单个LED或LED阵列。

根据本文公开的第二方面，提供了一种用于光学无线通信网络的发送器节点，该发送器节点被配置为发射包括导频信号的光束和包括数据信号的另一光束，该光束形成光小区，其中该光小区提供光学无线通信网络的接入点，其中导频信号在预定高度具有幅度轮廓，该幅度轮廓包括上升沿和下降沿以及与数据信号的覆盖区对齐的覆盖区，并且其中数据信号在预定高度具有高于预定阈值水平的幅度轮廓。

根据本文公开的第三方面，提供了一种在接收器设备处执行（包括导频信号和数据信号的）至少两个光小区之间的切换的方法，这些光小区被连接以形成光学无线通信网络，其中每个光小区提供光学无线通信网络的接入点，该方法包括：检测光小区的至少两个导频信号的重叠区域的边缘，或者检测光小区的至少两个导频信号的重叠区域的交叉点，其中一个光小区的导频信号的上升斜坡与另一个光小区的导频信号的下降斜坡交叉；响应于检测到所述边缘，预期接收器设备从一个光小区移动到另一个光小区，执行预切换过程；以及响应于检测到所述交叉点，触发接收器设备的切换过程，其中接收器设备从一个光小区的数据信号转移到另一个光小区的数据信号。

附图说明

为了帮助理解本公开并示出如何实施实施例，通过示例的方式参考所附附图，在附图中：

图1示出了包括两个LiFi接入点的系统100的侧视图（示出了它们垂直于天花板的平面的幅度轮廓）；

图2示出了包括两个LiFi接入点的系统100的平面图（示出了它们在天花板平面中的覆盖区）；

图3示出了两个接入点和由它们的相应发射光束形成的光小区的覆盖区域的平面图，以及接入点的相应数据信号的接收信号幅度的截面图；

图4示出了两个接入点和由它们的相应发射光束形成的光小区的覆盖区域的平面图，以及接入点的相应数据信号的接收信号幅度的截面图；

图5示出了光学无线通信系统500的示意图解；

图6示出了两个接入点和由它们的相应发射光束形成的光小区的覆盖区域的平面图，以及接入点的相应数据信号的接收信号幅度的截面图；以及

图7示出了两个接入点和由它们的相应发射光束形成的光小区的覆盖区域的平面图，以及接入点的相应导频信号和数据信号的接收信号幅度的截面图。

具体实施方式

在具有多个LiFi接入点的LiFi网络中，当LiFi接收器从一个LiFi接入点的覆盖区域移动到相邻LiFi接入点的覆盖区域时，需要切换LiFi接收器。为了实现无缝切换，LiFi接入点采用专用光学信号分布。该信号分布具有幅度轮廓，使得它响应于接收器的移动而触发LiFi系统进行预测和准备，并且执行切换，同时保持与LiFi网络的连接和良好的连接性能。

本发明的系统被设计成使得满足以下条件。

数据信号—在接收器（即下行链路连接）或接入点（即上行链路连接）接收的数据信号的强度取决于若干因素：发射信号强度、链路的传输特性和接收器传递函数。发射信号强度是从发送器发射的信号的强度。传输特性包括影响传输路径的特征，例如，发送器和接收器之间的距离、源信号的角度分布以及发送器和接收器之间的任何阻挡或吸收介质等。接收器传递函数是例如光电二极管的灵敏度与信号频率之比。

切换时间—系统需要时间来准备和执行切换。在这个时间期间，它需要保持与第一LiFi接入点的连接，直到建立与第二LiFi接入点的连接。为此目的，应当保持第一LiFi接入点的接收信号高于第一水平（虚线310）。

决策准则—如果LiFi接收器从第一LiFi接入点的覆盖区域移动到第二LiFi接入点的覆盖区域，则需要决策准则来执行切换过程。该决策基于检测到第二LiFi接入点的接收信号比第一LiFi接入点的接收信号更强或具有更高的幅度。

性能——在LiFi接收器在第一LiFi接入点和第二LiFi接入点的重叠区域和覆盖区域内移动期间，应当通过保持由接收器接收的发射信号幅度高于第二水平（虚线316）来保持性能。

图5示出了光学无线通信系统500的示意图解。该系统包括至少两个接入点502、506。每个接入点包括光小区504、508和发送器节点503、507。发送器节点503、507中的每一个被配置成通过发射光束来提供形成光小区的功能，以向接收器设备510发送数据。发送器节点503、507连接到控制器516。控制器516耦合到至少两个发送器节点503、507。每个发送器节点503、507也可以连接到网络112，并且还经由反馈信号514a、514b连接到接收器设备510。

接收器设备510可以是能够接收通过光学无线传输方法发送的数据的任何上述设备。例如，它可以是电子设备，诸如笔记本电脑、平板电脑、智能手机、智能传感器（例如CO2传感器）、电视、扬声器、耳机、打印机，或者甚至是厨房电器，诸如冰箱。应当理解，包括适当的光传感器的任何接收器设备都能够经由本系统来接收数据。即，能够将入射光束转换成用于处理的数据信号的任何合适的光传感器。光传感器可以是专用光电池（点检测器），或者是包括光电池阵列（像素）和用于在该阵列上形成图像的透镜的相机。例如，该相机可以是诸如智能手机或平板电脑的移动用户设备的通用相机。利用全局快门相机或滚动快门相机来对LiFi信号进行基于相机的检测是可能的。光传感器可以是专用光电池（点检测器），或者是包括在加密狗中的相机，该加密狗插入接收器设备（诸如智能手机、平板电脑或笔记本电脑）。这使得接收器设备能够经由光束来接收数据。

控制器516操作性地耦合到至少两个发送器节点503和507，并且被配置为向发送器节点530和507提供数据，以作为光学无线数据信号而发射。控制器516还可以从接收器设备510接收反馈信号514a、514b。可以经由相应发送器节点503、507在控制器处接收这些反馈信号。由于这种反馈信号，控制器516可以控制接收器设备从一个发送器节点503到另一发送器节点507（并且因此从一个光小区504到另一光小区508）的切换。

在实施例中，控制器516可以分布在并部分位于系统500的每个发送器节点503、507内，从而形成发送器节点装置的一部分。图5示出了包括多个发送器节点503、507的无线光学数据传输系统500的示例。每个发送器节点连接到控制器516。应当理解，每个发送器节点到控制器516的连接可以通过将发送器节点彼此连接来实现，例如通过相应连接而链接在一起或者串联连接，其中只有一个发送器节点直接连接到控制器516；或者如图5所示，通过经由单独的独立连接将每个发送器连接到控制器516来实现；或者通过前述两者的任意组合。替代地或附加地，可以存在开关（未示出），控制器516通过该开关连接到每个发送器节点503、507。由于该开关，控制器可以连接到并且随后能够控制多个发送器节点503、507中的任何一个或任意组合。

如图5所示，在实施例中，控制器516可以位于至少两个发送器节点503、507的外部并与之连接。例如，可以在专用控制单元中或服务器上实现控制器。在另一替代方案中，控制器516可以是通过一些或所有发送器节点503、507而分布的分布式功能，或者是上述方法的任意组合。无论在哪里实现，控制器516都可以以存储在存储器中的软件的形式实现，该存储器包括采用一种或多种存储器介质的一个或多个存储器单元（例如，诸如SSD、闪存或EEPROM 的电子存储器，或者诸如磁盘驱动器的磁存储器），并且被布置成在包括一个或多个处理单元（例如，CPU、GPU和/或专用处理器）的处理装置上运行。替代地，控制器516可以在专用硬件电路中实现，或者在可配置或可重新配置的电路（诸如PGA或FPGA）中实现，或者在硬件和软件的任意组合中实现。

该（多个）反馈信号514a、514b可以是大致指向发送器节点503、507（例如，在发送器节点的位置可见的角度范围内，例如，在天花板上）的红外信号或射频信号。（多个）反馈信号514a、514b可以用于协商光学无线通信网络的接入点之间的切换过程。即，在发送器节点处接收到反馈信号可以触发切换的准备，例如，在检测到对应接入点并且指示接收器设备现在处于该接入点的光小区内并且具有依次从该接入点接收数据的能力的数据信号时，接收器设备可以发送反馈信号。控制器然后可以就执行哪个切换过程作出决策。当接收器设备检测的接入点的数量多于两个时，这一点尤其重要。接收器设备还可以向控制器发送反馈信号514a、514b，其包括数据信号幅度或导频信号幅度。相应信号的相对幅度用于确定是否已经满足准备和执行切换的特定准则。

基于各种信息项，控制器516可以确定准备和执行哪个切换过程（例如，切换应当在哪两个接入点之间）。反馈信号514a、514b可以包括关于接收器设备的运动或行进方向的信息。控制器然后可以使用该信息来确定哪个接入点将是最有可能被接收器设备使用的下一个接入点。替代地或附加地，控制器可以基于反馈信号514a、514b中的从接收器设备反馈的数据信号幅度信息来确定在哪些接入点之间执行切换。控制器也可以使用关于系统500自身的信息。例如，控制器可以访问关于光学无线通信网络的接入点的位置和相对定位的信息。该信息可以本地存储在控制器处、系统的专用存储器处、分布在整个系统的元件中（例如，每个接入点可以具有关于其自身位置等的信息），或者经由控制器所连接的网络（例如互联网）从远程存储位置检索。

替代地或附加地，出于引发光学无线通信网络的接入点和光小区之间的切换的目的，信标类型信号可以由接收器设备全向发送，使得信标信号范围内的任何发送器节点503、507都可以接收到信息。

如图5中描述的系统提供了两个或更多个光小区，其中每个光小区的信号分布被成形为使得在相邻LiFi接入点的光小区之间的重叠区域中能够：有足够的时间来预期和准备切换，有足够的时间来执行切换，以及有足够的信号来在切换期间实现最佳性能。

发明人已经意识到，需要提供一种系统，该系统至少在切换期间实现良好的性能水平，而且在检测到切换触发准则之后以及在第一接入点的数据信号丢失之前提供足够的时间来执行切换。

如图6所示，上述性质由包括至少两个光小区504、508的系统提供，该至少两个光小区504、508包括相应数据信号。光小区504、508是公共光学无线通信网络512的单独的接入点的数据信号的覆盖区域。光小区504、508自身可以由接入点节点的一个或多个光源提供。每个光小区的信号分布具有幅度轮廓620、630。当接入点的光小区504、508重叠以形成重叠区域306时，幅度轮廓620、630确定特定触发点的定位。这些触发点被用作在接入点之间执行切换的准则。重叠区域306包括这些触发点。重叠区域的前边缘308的检测可以用于触发切换过程的准备。重叠区域中交叉点312的检测可以用于触发切换过程的执行。触发点的检测并且因此相应准则的满足可以由接收器设备来确定。响应于检测到这些准则，接收器设备可以直接与接入点通信。因而，特定光小区边缘308、314和相应幅度312的检测可以导致切换过程的准备或切换过程的执行。

图6示出了重叠区域中的信号分布的幅度轮廓如何变化，以允许从光小区504移动到光小区508的LiFi接收器设备在特定时间检测数据信号幅度的特定变化，例如当LiFi接收器进入重叠区域时检测光小区508的数据信号的存在。这可以触发到光小区508的切换的准备。附加地或替代地，信号分布的幅度轮廓可以允许接收器在向前移动（例如，沿着线300从左向右）的同时检测光小区508的数据信号的幅度增加，这也可以触发切换的准备。这里，接收器最初没有检测到光小区504的数据信号的幅度减小，因为光小区504的幅度在线308处以及紧接在线308之后是恒定的。

图6还示出了重叠区域内信号分布的幅度轮廓620、630如何变化。这些形状幅度轮廓允许用于执行切换过程的触发大致位于重叠区域306的中间。例如，该触发可以是以下准则：检测到光小区504的数据信号的幅度减小，检测到光小区508的数据信号的幅度大于光小区508的数据信号的幅度，或者两者都检测到。

另外，可以看到重叠区域中的性能最优地高于虚线316所指示的阈值。在图6中，至少在用于执行切换的触发之前是这种情况。然而，在触发（例如交叉点312）之后性能是次优的，因为光小区504的信号随后下降到最佳性能的阈值水平316以下。可选地，在通过使数据信号的幅度整体增加（从而导致交叉点312出现在阈值316之上的距离处）、或者类似地通过减小上部阈值线316来满足这种触发准则312之后，性能可以保持在阈值316之上。因此，交叉点312可以位于阈值316之上，使得可以在数据信号的幅度下降到线316的水平或下方之前触发和执行切换。

为了降低功耗并保持效率，可能有必要将数据信号的最大幅度保持在特定值以下。用于发射光束的光源可能具有它们能够提供的最大功率输出。因而，幅度轮廓的中心平稳段可能存在最大值，这反而可能对功率效率施加限制。例如，接收器可能不能利用所提供的额外带宽，并且因而提供更高的幅度可能浪费功率，并且因此不是高能效的。

LiFi接收器设备可以使用数据信号的性质来区分LiFi光小区（以及因此相应接入点）的接收数据信号。不同光小区的不同数据信号的这种性质可以是不同的信号波长、不同的信号调制频率、数据信号的前同步码中的不同符号或不同的LiFi标识符。这些性质的任意组合也可以用于将相应光小区的两个或更多个数据信号彼此区分。

LiFi标识符可以携带在例如前同步码之后的帧的报头中，或者在报头之后的帧的其余部分中，LiFi标识符可以是物理层（PHY层）或介质访问控制层（MAC层）的一部分。

特定的或不同的前同步码的主要用途是让接收器专注于单个信号的接收。即，提高速度并且不太容易受到接收其他信号的影响，这些其他信号然后将具有不同的前同步码。如果终端设备（或接收器设备，或客户端设备）与接入点（或发送器节点）相关联，则它可以使用专用前导码来与该接入点进行高速数据传输。在接入点和终端设备之间的关联过程期间交换该专用前导码。因此，终端设备可能不能使用相邻接入点的专用前导码来解码前导码之后的帧，因为终端设备不与该相邻接入点相关联。然而，终端可能能够检测到相邻接入点使用的前同步码是与该终端相关联的接入点所使用的前同步码不同的专用前同步码。

非特定的前同步码可以应用于管理或控制帧，例如，在与接入点关联期间使用。在这种情况下，终端不能区分前同步码来自哪个接入点。然后，帧自身内（例如，携带在帧的报头中）的标识符（例如，不同的LiFi标识符）可以用于提供从不同接入点接收的信号之间的差别。

可以使用自由曲面光学器件来创建具有所需信号分布的幅度轮廓的光小区。自由曲面光学器件是一类包括单个光学元件的光学器件，其被制造成具有仅使用该单个光学元件来产生最终的期望光学分布的形状。也就是说，光操纵介质的单个块被形成为将穿过它的光引导到期望的聚焦区域中的形状。应当理解，该单个光学元件然后可以与其他光学元件组合，例如诸如以缩放所获得的分布，但是这种自由曲面光学元件可能不需要这些另外的项目。自由曲面光学器件允许形成定制的光学元件，以创建本发明所需的色散形状和图案的类型。应当理解，也可以使用反射器和其他非自由曲面光学器件来创建本发明所需的光小区的所述幅度轮廓。

替代地，可以通过用光学元件阵列进行波束成形来提供该形状。控制光学元件来改变它们的幅度或相位，以获得期望的输出。

在诸如图3所示的先前系统中，光学数据信号的幅度轮廓的形状已经被限制为高斯分布或钟形曲线的形状。然而，随着光学器件制造技术的改进，以自由曲面成形光学器件的能力已经允许创建自由曲面光学器件，使得能够创建（能够创建本文描述的单个幅度轮廓形状的）那种光学器件。应当理解，图6中的幅度轮廓形状是期望形状的简化的或理想化的表示。可以将信号覆盖区形状以及因此幅度轮廓形状调整为LiFi小区形状，使得幅度轮廓形状可以在整个LiFi小区中实现。可以使用自由曲面光学器件来将幅度轮廓形状和触发点（或二维LiFi小区表示中的触发线）调整为LiFi小区的形状，而不管LiFi小区是正方形、矩形或是六边形，并且由此实现沿着LiFi小区边界的幅度轮廓形状。在实践中，可能存在微小的变化，导致轮廓形状略有不同，但是不会使得系统的光小区失去在期望位置重叠并创建所需触发点的能力。

在上述示例中，期望光小区的相应数据信号的幅度轮廓620、630保持在线316指示的幅度之上，以在切换期间实现期望的性能。因此，光小区的中心区域的特定形状不一定如图6所示的那样完全平坦。也就是说，本文提到的“平稳段”不一定意味着完全平坦的水平，而是重要的特征是将期望的性能保持在阈值316之上。因此，每个光小区的中心区域中的幅度可以不是完全平坦的，并且可以例如具有类似于图3中的幅度轮廓的某种程度的下降。例如，这种下降可以比图3所示的坡度更小，但是比图6中的数据信号的幅度轮廓的中心区域的坡度更大（例如，不是完全平坦的）。然而，应当认识到，尽管中心区域不必是平坦的，但是在近似平坦的中心幅度轮廓的情况下，光小区的中心区域上的光学功率和所需发射光子是最有效的。这是因为提供更多的功率并没有提供线性等效的更高速度信号或更多的数据带宽。这些是光学无线通信系统的局限性，其不能通过简单地增加发射光学信号的亮度来改变。同样，给定可用的光学功率（或发射光子），在中心区域的特定部分的较高幅度将以其他区域（例如，光小区的边缘）的幅度为代价，并且可能损害这些其他区域所需的幅度。因此，当光小区中的大部分（例如，图6中所描绘的中心区域）的幅度轮廓近似平坦时，可用的光学功率（或发射光子）被最有效地分布。这种有效的分布还允许最小化所需的光学功率。即，这允许在使用最小总功率量的情况下，在光小区的任何部分都有足够的信号。

还应当理解，术语斜坡旨在描述光小区的一个区域，在该区域中，信号幅度轮廓在较高水平和较低水平之间转换，或者具有正梯度，或者具有负梯度。术语斜坡并不旨在意味着在这些点之间存在完全直线的幅度轮廓，而仅仅是其近似。在附图中将斜坡描绘为直线仅仅是对这种近似的图解。例如，可以通过被布置和设计成创建这种斜坡的光学元件、通过作为给定特定最大幅度的平方反比定律的结果的下降来产生期望的斜坡、或者两者的组合来实现幅度轮廓斜坡。

在本发明的实施例中，使用两个信号而不是一个信号来实现上述目的。在该实施例中，提供了两个不同的信号（LiFi数据信号和导频信号）。导频信号用于为切换过程提供具有最佳定位的触发点，但是不为光学无线通信网络提供主数据信号。为数据传输提供了LiFi数据信号，但是不通过检测该信号或该类型的信号来触发切换过程。

图7示出了具有沿着截面线300的两种类型的信号（数据和导频）的幅度轮廓720、730、740、750的实施例的系统。

LiFi数据信号的幅度轮廓可以具有与参考图4描述的数据信号类似的形状。如图7所示，幅度轮廓720、730可以具有陡峭的沿和中心平稳段。具有该形状幅度轮廓的信号分布允许由相邻光小区504和508中的一个或两个提供的整个重叠区域的LiFi网络的最佳性能。然而，应当认识到，不要求数据信号的这种幅度轮廓形状，并且数据信号的幅度轮廓的重要方面是，在光小区的相应数据信号的整个重叠区域中，幅度高于预定阈值水平316。

在相应数据信号的幅度轮廓类似于图7所示的实施例中，重叠区域可以被构造成使得存在上升沿、平稳段、以及下降沿，该上升沿包括一个光小区数据信号的上升沿，该平稳段包括两个光小区数据信号的平稳段，该下降沿包括另一个光小区数据信号的下降沿。

每个相应接入点的导频信号可以与相同相应接入点的LiFi数据信号对齐。因而，数据信号的覆盖区域的界限也可以是单个接入点的导频信号的覆盖区域的界限。因此，导频信号的幅度轮廓可以允许从光小区504移动到光小区508的LiFi接收器在其进入重叠区域时检测具有光小区508的第二接入点的存在。这不同于使用LiFi数据信号的检测。因此，这种情况下的重叠区域对应于数据信号和导频信号两者的重叠区域。因此，导频信号可以用于触发光小区504和508之间的切换的准备。

导频信号自身具有幅度轮廓，该幅度轮廓具有与参考图3描述的数据信号的形状类似的形状。这可能与光学信号的平方反比定律下降产生的幅度轮廓相同。因此，导频信号可以用于以类似于上面参考图6针对数据信号描述的方式来触发切换的执行，因为交叉点760被最佳地大致定位在重叠区域的中间。替代地或附加地，检测到光小区504的导频信号的幅度的减小和光小区508的导频信号的幅度的增加可以用于触发切换的准备。对信号幅度的变化的检测由接收器设备执行，并且触发可以涉及将信号从接收器设备发送到相应接入点，以便引发切换过程。

因此，导频信号被描述为具有带有幅度轮廓的信号分布，该幅度轮廓包括上升沿和下降沿。相邻接入点的相应导频信号重叠以形成重叠区域。重叠区域具有包括上升沿和下降沿的幅度轮廓，该上升沿包括一个导频信号的上升沿，该下降沿包括另一导频信号的下降沿。重叠导频信号的幅度轮廓在一个导频信号的上升沿和另一个导频信号的下降沿上交叉，以形成重叠区域的顶点。

两个相邻导频信号重叠的重叠区域的顶点提供了切换执行的触发。其中光小区508的导频信号被检测为具有比光小区504的幅度更高的幅度。光小区504的导频信号的幅度的进一步减小和光小区508的导频信号的幅度的增加也可以附加地或替代地触发切换的执行。通过使用独立的导频信号来触发切换，触发切换的执行的条件在（导频信号和数据信号的）重叠区域的中间位置最佳地实现，并且因此系统被提供有足够的时间来执行切换。尽管图7示出交叉点760的幅度出现在阈值316的幅度处，但是应当注意，对于期望的性能，导频信号交叉点的水平可以显著低于数据信号的阈值。这是因为导频信号自身没有被用于发送高速数据，并且因此数据信号的期望性能阈值316可能不适用于导频信号。例如，为了触发切换过程，光小区的相应导频信号被简单地确定为以相应幅度被检测就足够了。因此，导频信号的一个较低信号幅度可能是够用的。

在实施例中，接入点的导频信号可以具有比其相应数据信号更大的覆盖区。这可以允许在接入点之间移动的接收器甚至注意到附近的接入点，并且因此有更多的时间来准备切换。这是可能的，因为导频信号不限于数据信号的边界。如果仅使用单个数据信号来提供数据并触发切换，则所需的更大量的重叠将不是高效的，因为覆盖大部分相同区域的两个不同接入点将使用大量的功率来提供数据信号。即，这些相同的区域将被高功率的数据信号覆盖，以便仅提供更大量的切换预警，并且不会因此增加数据传输。

在实施例中，导频信号可以具有超出相邻接入点的数据信号的覆盖区或覆盖区域。这可以有助于基于对接收器设备的行进方向的更准确估计来更准确地确定要执行的正确切换。例如，可以使用三角测量法来确定移动的接收器的位置。因此，在多个发送器节点的情况下（例如在开放的办公空间中），导频信号的更宽的覆盖区可能有所帮助。

在实施例中，导频信号可以是低频信号。即，导频信号只需要具有足够的功率来被检测，并且被确定为与另一导频信号相比在幅度上增加或减小。因此，例如与参考图3描述的系统相比，更有效地使用该形状信号来提供频率比数据信号更低的导频信号。这是因为该高斯曲线的中心峰值不需要过高的功率就可以在边缘处获得最佳数据传输所需的幅度。同样出于此相同原因，有可能将导频信号的范围扩展到相应接入点的数据信号的范围之外，同时仍然是高功效的。

在实施例中，作为低频信号的导频信号可以允许使用低成本组件来生成和检测该信号。因此，在这种情况下，增加导频信号的覆盖区域不会增加功率需求，例如，增加到与数据信号的覆盖区域的增加相同的程度。例如，数据信号可以具有高于两兆赫的频率，并且导频信号可以具有低于两兆赫的频率。“低”和“高”频率边界不必限于两兆赫。数据和导频信号频率范围可以是任何独立的频率范围。频率范围的准则是所选择的范围允许使用数据信号和导频信号而不相互干扰。也就是说，一个或多个导频信号的频率范围和一个或多个数据信号的频率范围不应当重叠。

再次，应当理解，术语“斜坡”旨在描述光小区的一个区域，在该区域中，信号幅度轮廓在较高水平和较低水平之间转换，或者具有正梯度，或者具有负梯度。术语“斜坡”并不旨在意味着在这些点之间存在完全直线的幅度轮廓，而仅仅是其近似。在附图中将斜坡描绘为直线仅仅是对这种近似的图解。例如，可以通过被布置和设计成创建这种斜坡的光学元件、通过作为给定特定最大幅度的平方反比定律的结果的下降来产生期望的斜坡、或者两者的组合来实现幅度轮廓斜坡。

在实施例中，如上所述，LiFi接收器设备可以区分LiFi光小区的接收数据信号。类似地，LiFi接收器设备可以使用导频信号的性质来区分LiFi光小区（以及因此相应接入点）的接收导频信号。不同光小区的不同导频信号的这种性质可以是不同的信号波长、不同的信号调制频率、导频信号的前同步码中的不同符号或不同的LiFi标识符。当使用具有不同波长的导频信号时，导频信号可以是DC信号或直流信号，这意味着该信号可能不包含用于编码数据的调制。在实施例中，调制频率可以被认为是其上可以调制数据信号的载波频率。从这个意义上说，DC意味着导频信号没有载波频率。原则上，仍然可以在DC信号上调制数据，但如果波长不同，也不需要调制。

在上文关于图6和图7描述的两个实施例中，光小区的覆盖区的形状可以不是圆形。例如，光小区覆盖区可以被成形（例如，使用反射器、自由曲面光学元件或非自由曲面光学元件）成任何完全或部分镶嵌的（tessellating）多边形。也就是说，允许覆盖一个区域的任何形状，其中带有一些重叠，都可以用于形成数据信号的覆盖区形状。类似地，当选择第二实施例的导频信号的覆盖区的形状时，可以遵守这些准则。可以用作信号覆盖区形状的示例形状是正方形、圆形、六边形、矩形、五边形，或其任意组合（对于多个光小区）。

还公开了根据该权利要求1的系统（500），该系统包括至少两个光小区（504，508），这些光小区被连接以形成光通信网络，其中每个光小区提供光通信网络的接入点（502，506），该系统包括：至少两个光小区（504，508），每个光小区由包括信号的发射光束形成，其中信号分布具有包括上升斜坡、平稳段和下降斜坡的幅度轮廓（620，630），该至少两个光小区重叠以形成重叠区域（306），该重叠区域具有：至少一个边缘，其中两个信号中的一个信号具有该平稳段的幅度，同时与两个信号中的另一个信号重叠；以及交叉点（312），其中一个信号的上升斜坡与另一个信号的下降斜坡交叉，从而使得能够响应于被接收器设备检测到而触发接收器设备从一个光小区到另一个光小区的切换过程。

还公开了根据该权利要求2的系统，其对应于根据权利要求1的系统，该系统包括：接收器设备（510），被配置为检测发射光束形式的至少两个信号，该至少两个信号指示接收器设备位于（提供光通信网络的至少两个接入点的）至少两个相应光小区内，并且在检测到重叠区域的边缘（308，314）或重叠区域的交叉点（312）时，分别触发预切换过程或切换过程。

还公开了根据该权利要求3的系统，其对应于根据权利要求1至2中任一项的系统，其中光束通过光学元件发射，该光学元件包括自由曲面光学元件、透镜光学元件和反射器光学元件中的一个或多个。

还公开了根据该权利要求4的系统，其对应于根据权利要求1至3中任一项的系统，其中光束源是单个LED或LED阵列。

还公开了根据该权利要求5的系统，其对应于权利要求1至4中任一项的系统，其中光束源是单个自由曲面光学元件后面的单个LED或单个自由曲面光学元件后面的LED阵列。

还公开了根据该权利要求6的系统，其对应于根据权利要求1至5中任一项的系统，其中至少两个光小区（504，508）的信号彼此可区分。

还公开了根据该权利要求7的系统，其对应于根据权利要求6的系统，其中通过具有不同信号波长的每个光小区的每个信号，这些信号彼此可区分。

还公开了根据该权利要求8的系统，其对应于根据权利要求6的系统，其中通过具有不同信号调制频率的每个光小区的每个信号，这些信号彼此可区分。

还公开了根据该权利要求9的系统，其对应于根据权利要求6的系统，其中通过在数据信号的前同步码中具有不同的符号或者具有不同的LiFi标识符的每个光小区的每个信号，这些信号彼此可区分。

还公开了根据该权利要求10的方法，该方法对应于在接收器设备（510）处执行至少两个光小区（504，508）之间的切换的方法，每个光小区包括信号，这些光小区被连接以形成光通信网络，其中每个光小区提供光通信网络的接入点（502，506），该方法包括：检测至少两个光小区的重叠区域（306）的边缘（308，314），或者检测至少两个光小区的重叠区域（306）中的交叉点（312），其中一个光小区的信号的上升斜坡与另一个光小区的信号的下降斜坡交叉；响应于检测到所述边缘，预期接收器设备从一个光小区移动到另一个光小区，执行预切换过程；以及响应于检测到所述交叉点，触发接收器设备从一个光小区到另一个光小区的切换过程。

将理解，仅通过示例的方式来描述以上实施例。通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现对所公开实施例的其他变型。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”（“a”或“an”）不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中记载的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹事实并不指示这些措施的组合不能被有利地使用。计算机程序可以存储和/或分布在合适的介质上，诸如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式分布，诸如经由互联网或其他有线或无线电信系统。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (10)

1.一种系统，包括至少两个光小区（504，508），所述光小区被连接以形成光通信网络，其中每个光小区提供所述光通信网络的接入点（502，506），其中所述系统包括：

至少两个光小区，每个光小区由包括相应数据信号的相应第一光束和包括导频信号的第二光束形成，

其中每个数据信号在预定高度具有幅度轮廓，所述幅度轮廓的一部分高于预定阈值水平（316），并且所述至少两个光小区的相应数据信号的所述部分部分重叠，以形成具有高于所述预定阈值水平的幅度轮廓（720，730）的重叠区域（306），其中每个导频信号在所述预定高度具有幅度轮廓（740，750），所述幅度轮廓（740，750）包括上升沿和下降沿以及与所述相应数据信号的覆盖区对齐的覆盖区，所述至少两个光小区的相应导频信号重叠以形成重叠区域（306），所述重叠区域（306）具有幅度轮廓，所述幅度轮廓包括上升沿和下降沿，所述上升沿包括一个导频信号的上升沿，所述下降沿包括另一个导频信号的下降沿，并且具有覆盖区，所述覆盖区与所述数据信号的重叠区域的覆盖区对齐，以及具有交叉点（760），其中一个导频信号的上升沿与所述另一个导频信号的下降沿交叉。

2.根据权利要求1所述的系统，所述系统包括：

接收器设备（510），被配置为检测发射光束形式的一个或多个数据信号和至少两个导频信号，所述至少两个导频信号指示所述接收器设备位于至少两个相应光小区（504，508）的附近，所述至少两个相应光小区（504，508）提供光通信网络的至少两个接入点，并且在检测到所述导频信号重叠区域的边缘（308，314）或所述导频信号重叠区域的交叉点（760）时，分别触发预切换过程或切换过程。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述导频信号是频率比所述数据信号低的信号。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述数据信号具有高于两兆赫的频率，和/或所述导频信号具有低于两兆赫的频率。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述至少两个光小区（504，508）的导频信号彼此可区分。

6.根据权利要求5所述的系统，其中通过不同的信号波长、不同的信号调制频率、信号的前同步码中的不同符号或不同的LiFi标识符中的一个或多个，所述至少两个光小区的导频信号彼此可区分。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中提供所述导频信号和/或所述数据信号的光束通过一个或多个光学元件发射，所述一个或多个光学元件包括自由曲面光学元件、透镜光学元件或反射器光学元件。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中提供所述导频信号和/或所述数据信号的光束源是单个LED或LED阵列。

9.一种用于光学无线通信网络的发送器节点（103，107），所述发送器节点被配置为发射包括导频信号的光束和包括数据信号的另一光束，所述光束形成光小区（504，508），其中所述光小区提供所述光学无线通信网络的接入点，其中所述导频信号在预定高度具有幅度轮廓（740，750），所述幅度轮廓（740，750）包括上升沿和下降沿以及与所述数据信号的覆盖区对齐的覆盖区，并且其中所述数据信号在所述预定高度具有高于预定阈值水平（316）的幅度轮廓（720，730）。

10.一种在接收器设备（510）处执行至少两个光小区（504，508）之间的切换的方法，所述至少两个光小区（504，508）包括导频信号和数据信号，所述光小区被连接以形成光学无线通信网络，其中每个光小区提供所述光学无线通信网络的接入点，所述方法包括：

检测所述光小区的至少两个导频信号的重叠区域（306）的边缘（308，314），或者

检测所述光小区的至少两个导频信号的重叠区域的交叉点（760），其中一个光小区的导频信号的上升斜坡与另一个光小区的导频信号的下降斜坡交叉；以及

响应于检测到所述边缘，预期所述接收器设备从一个光小区移动到另一个光小区，执行预切换过程；或者

响应于检测到所述交叉点，触发所述接收器设备的切换过程，其中所述接收器设备从一个光小区的数据信号转移到另一个光小区的数据信号。

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