CN115836496A - 光学无线通信接收单元、系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种光学无线通信OWC系统使用接收单元，该接收单元具有用于感测接收单元的运动和取向的运动传感器。该系统的控制器(其可以是接收单元或发射单元的一部分或者在两者之外)被配置成在从发射单元接收数据的同时导出接收单元的未来取向和位置的预测。根据该预测，可以选择该组中的不同发射单元用于未来的数据传送，和/或可以选择不同的通信系统用于未来的数据传送。

Description

光学无线通信接收单元、系统和方法

技术领域

本发明涉及光学无线通信接收单元、系统和方法。

背景技术

LiFi(光保真)是一种新型的光学无线通信(OWC)，它还包括可见光通信(VLC)。LiFi、OWC和VLC使用光作为通信媒介，用于取代线缆(有线)通信。

基于光的通信为它们之间具有视线的设备提供了高数据速率通信(例如高达14Gbit/s)的能力。这例如适用于办公室环境内的一组通信设备。

国际专利申请WO2020/101155 A1公开了一种用于在户外VLC网络中支持车辆移动性的方法。根据一些技术，在切换过程发生之前，向目标小区提供切换预先通知，以使车辆此后不久从当前服务小区移动到目标小区。预先通知允许目标小区在切换过程发生之前为即将到来的切换做准备，包括为切换预留资源。

欧洲专利申请EP 3539226 A1公开了一种用于在应用控制系统内引导通信业务的方法，其中应用控制系统包括能够使用光波向通信单元传输消息的多个应用控制部件。通过确定应用控制系统内的应用控制部件和应用控制系统内的通信单元的位置信息，至少基于该位置信息计算通信单元的感兴趣区域。识别位于通信单元的感兴趣区域内的多个应用控制部件中的一个或多个应用控制部件的子组，并且通过应用控制系统的数据路径被编程为使用所识别的应用控制部件的子组与通信单元通信。

已知的LiFi产品依赖于安装在天花板上的光学接入点网格。这些接入点的波束足够宽(并且从而具有大的视野和/或覆盖区域)，以在桌子下方的水平面上与相邻的接入点产生重叠。这种系统中的接收设备通常位于桌子处。

为了便于安装，接入点的网格例如与天花板中的灯具网格对齐。这种装置中的每个接入点必须达到(在可见光的情况下，照亮)几平方米，并因此照亮相当大的锥形区域。这种装置可以将照明光用于下行链路(朝向加密狗和/或移动设备)，并且可以将红外光用于上行链路(朝向接入点)，以便不打扰移动设备用户。替代地，下行链路和上行链路都可以利用红外光，从而至少部分地解开照明和通信基础设施。

为了与接入点通信，加密狗连接到用户设备，如笔记本电脑或平板电脑。这些加密狗还发射类似的宽波束，以确保至少一个接入点会接收到从加密狗发出的信号。由于接入点和加密狗的波束方向是固定的，因此不需要调整波束方向。

每个接入点包括连接到一个或多个收发机的调制解调器。用户设备经由光学链路连接到接入点，并且它们还包括连接到一个或多个收发机的调制解调器。

调制解调器的功能是处理通过可见光或不可见光连接传输和接收数据的协议。调制解调器发射机将发射数据的电信号转换成光学信号(例如使用LED)，并且调制解调器接收机将光学信号转换成电接收数据信号(使用光电二极管)。

当接收机被实现为像移动电话或平板电脑之类的移动设备时，在使用期间它通常会被移动(例如倾斜)。其中一个问题是，当用户想要与设备进行交互时，它将必须处理网络中断，这可能导致延迟增加。

发明内容

本发明的目的是改进现有技术，该目的通过根据权利要求1的光学无线通信OWC接收单元、根据权利要求7的OWC系统、根据权利要求9的OWC方法和根据权利要求11的计算机程序来实现。

根据根据一个方面的示例，提供了一种光学无线通信OWC系统，用于在发射单元和接收单元之间传送数据，作为在自由空间中传播的光学信号，

其中该系统包括一组发射单元，每个发射单元包括光源和用于将数据调制到光输出上的调制系统；

其中接收单元包括：

运动传感器，用于感测接收单元的运动和取向，

光检测器，被布置成检测接收的光，和

解调系统，用于解调调制的数据；

其中所述系统包括控制器，该控制器被配置成在从所述组中的发射单元接收数据的同时，导出接收单元的未来取向和位置的预测，并且：

根据预测确定所述组中的不同发射单元应当用于未来的数据传送，和/或

根据预测确定不同的通信系统应当用于未来的数据传送。

该系统提供了对未来位置和取向的预测，以使得切换的准备工作能够尽可能早地准备好，优选地是在通信链路仍然在适当的位置时进行，并且从而在切换期间中断通信最少的时间量。

该预测可以生成位置范围和取向范围。该预测可以用于在现有信道已经故障之前使得新信道能够被启动，因而节省时间，即使对于需要大量时间进行切换的协议也是如此。

发射单元可以搜索接收单元信号，即使不涉及与当前发射单元的激活连接。如果可以读取接收单元信号，则可以在不放弃旧连接的情况下执行接收单元和发射单元之间的所有信道估计，并且接收单元不需要任何动作。

轨迹估计的使用避免了所有发射单元持续监控来自其视野内的接收单元的所有调制的光的需要。因此，这减少了发射单元中的资源。代替地，监控可以限于沿着预测轨迹(或移动或倾斜)的那些。

当发射单元在从接收单元接收的信号中发现显著的信噪比(SNR)时，它可以将该SNR发信号给控制器(其充当协调节点)。这使得控制器能够实现无缝下行切换。

上行切换也可以是无缝的，因为先前的发射单元和新的发射单元已经建立了通信，并且数据流重叠将允许“先接后断”。

控制器可以是接收单元的一部分。接收单元然后可以收集各种SNR数据，并决定是否需要切换。它可以并行地对信噪比使用移动感测和趋势分析，来决定是否由于实质性移动而需要改变，或者它是否只是不引起切换的虚假移动。

控制器可以代替地是发射单元的一部分，或者它甚至可以分布在发射单元之间。

该系统优选地还包括存储该组发射单元的空间布局的存储器，并且控制器被配置为考虑该空间布局，以便确定应该使用哪个不同的发射单元和/或确定应该使用不同的通信系统。.

考虑到系统的空间布局，控制器例如确定是否有任何发射单元适合于预测的位置和取向(的范围)。可能有一组发射单元，针对该组发射单元，开始为接收单元分配时隙的准备。如果没有合适的发射单元，则可以准备切换到不同的通信系统，从而允许尽管移动也继续通信。

存储器可以被实现为与系统控制器通信的独立存储器，或者可以被实现为系统控制器的部件，当预测在系统控制器中实现时，这特别有用。替代地，如果在接收单元的控制器中实现预测，则存储器仍可以在系统中实现，并且相关信息可以在配置时、或加入网络时(如果是固定的)、或间歇地(如果是可变的)、或在请求存储在位于接收单元中的另一个存储器中时被传送到接收单元。

运动传感器可以包括线性加速度传感器和转动速率传感器。线性加速度传感器例如包括3轴加速度计，并且转动速率传感器包括3轴陀螺仪。

控制器可以被配置成进一步基于由接收单元的麦克风收集的声音来导出预测。这些声音可以提供与被拾取的接收单元相关的信息。

该控制器可以被配置成：

为该组中的所述不同发射单元提供指令以准备通信；和/或

为所述不同通信系统提供准备通信的指令。

例如，当与发射单元之一的通信仍在继续时，做出该指令。

不同的通信系统例如包括WiFi系统或其他RF通信协议。

控制器可以至少部分地在接收机单元处实现。替代地，控制器可以包括用于系统的主控制器，该主控制器远离接收单元并且耦合到该组发射机单元，其中接收单元被配置为经由以下方式向控制器提供运动感测信息：

低功率RF链路；或者

光学通信。

还提供了一种用于光学无线通信OWC系统的接收单元，用于在作为一组发射单元中的一个发射单元的发射单元和接收单元之间传送数据，作为在自由空间中传播的光学信号，包括：

运动传感器，用于感测接收单元的运动和取向；

光检测器，被布置成检测接收的光；

解调系统，用于解调调制的数据；和

控制器，其被配置成在从所述组中的发射单元接收数据的同时，导出接收单元的未来取向和位置的预测，并且：

根据预测确定所述组中的不同发射单元应当用于未来的数据传送，和/或

根据预测确定不同的通信系统应当用于未来的数据传送。

接收单元的这种实施方式结合了用于生成预测的控制器和可选的存储器。

还提供了一种光学无线通信OWC方法，用于在作为一组发射单元中的一个发射单元的发射单元和接收单元之间传送数据，作为在自由空间中传播的光学信号，该方法包括：

将数据从发射单元传输到接收单元；

感测接收单元的运动和取向；

当从发射单元接收数据时，导出接收单元的未来取向和位置的预测，并且：

根据预测确定该组中的不同发射单元应当用于未来的数据传送，和/或

根据预测确定不同的通信系统应当用于未来的数据传送。

该方法可以包括存储该组发射单元的空间布局，并且该方法包括考虑该空间布局，以便确定应该使用哪个不同的发射单元和/或确定应该使用不同的通信系统。

该方法可以在软件中实现，并且还提供了实现该方法的计算机程序。

尽管在上述(多个)发射单元和(多个)接收单元的功能中被描述为至少是发射单元和接收单元，但将清楚的是，发射单元可以使用一个收发机单元来实现，并且接收单元可以使用另外的收发机单元来实现；从而允许收发机之间的双向通信，而不偏离本发明。

参考下文描述的(多个)实施例，本发明的这些和其他方面将是清楚的并得到阐述。

附图说明

为了更好地理解本发明，并且更清楚地示出可以如何实施本发明，现在将仅通过示例的方式参考所附附图，在附图中：

图1示出了LiFi系统的典型配置；

图2示出了根据本发明的LiFi系统；

图3用于解释上行链路和下行链路之间的差异；以及

图4示出了光学无线通信OWC方法。

具体实施方式

将参照附图描述本发明。

应该理解的是，详细描述和具体示例虽然指示了装置、系统和方法的示例性实施例，但是仅用于说明的目的，并且不旨在限制本发明的范围。根据以下描述、所附权利要求和附图，本发明的装置、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。应当理解，附图仅仅是示意性的，并没有按比例绘制。还应该理解，在所有附图中，相同的附图标记用于表示相同或相似的部分。

图1示出了典型的LiFi系统，其具有一组形成天花板安装基础设施的发射单元10和一个LiFi接收单元12。发射单元被称为接入点(AP)，并且优选地例如借助于有线链路(例如使用UTP的以太网链路或光纤网络)链接到骨干网，从而允许AP和/或全球系统控制器例如在切换时对准。接收单元称为终端设备(ED)。

每个AP包含一个连接到一个或多个LiFi收发机的调制解调器。终端设备可以经由光学链路连接到AP。每个ED还包含一个连接到一个或多个LiFi收发机的调制解调器。LiFi-调制解调器的功能是处理物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC)协议，以通过可见光或不可见光连接传输和接收数据。

LiFi收发机包括发射机，用于将调制解调器的传送数据的电信号转换成光学信号(例如，通过LED、VCSEL或激光二极管)，并提供接收机，用于将光学信号转换成调制解调器的接收数据的电信号(例如，经由光电二极管)。终端设备例如由附在诸如膝上型电脑的移动设备上的加密狗14来实现。代替改装，设想接收机功能理想地与移动设备本身集成，以这种方式，膝上型电脑、平板电脑、移动电话和/或其他设备可以使用光学通信，而不需要加密狗。移动设备通常放在办公室或会议室的桌子上。

当处理具有集成或附加LiFi端点的移动设备(即终端设备)时，它通常会倾斜。其中一个问题是，当用户想要与设备进行交互时，它将必须处理网络中断，这可能导致延迟增加。

在会议和讨论期间，用户可能通常将他们的移动设备放在桌子上，这允许经由LiFi进行稳定的连接。如果用户拿起移动设备，则它通常会倾斜，这意味着上行链路波束立即指向天花板上的不同点。下行链路波束仍然可以到达移动设备中的检测器。下行链路是否仍然工作取决于检测器的方向性，例如移动设备中检测器的视角和/或视锥。

本发明提供了一种光学无线通信OWC系统，该系统使用接收单元(即ED)，该接收单元具有用于感测接收单元的运动和取向的运动传感器。该系统的控制器(其可以是接收单元或发射单元的一部分或者在两者之外)被配置成在从发射单元(即AP)接收数据的同时导出接收单元的未来取向和位置的预测。根据该预测，可以选择该组中的不同发射单元用于未来的数据传送，和/或可以选择不同的通信系统用于未来的数据传送。将使用哪个选项可能取决于环境。例如，考虑一个办公室，其中提供了安装在天花板上的LiFi接入点的规则阵列，并且用户位于房间的中间中。在这种情况下，当移动发生时，这通常会导致另一个LiFiAP在视线范围内。然而，当用户位于阵列的边缘时，移动可能导致视线内不再有LiFi接入点的情况。在这种情况下，到不同通信系统(例如基于RF的系统)的垂直切换可能是合适的。

图2示出了根据本发明的系统的实施方式的一个示例。该系统用于在发射单元10和接收单元12之间传送数据，作为在自由空间中传播的光学信号(例如，在300GHz-430THz红外范围内)。

将参考下行链路——即从发射单元到接收单元的数据传送——来描述该系统。然而，通常会有双向数据传送，并且因此应该相应地理解该系统。上行链路也可以是光学的(例如红外)，或者它甚至可以是RF连接。

该系统包括一组发射单元10，每个发射单元包括光源22和用于将数据调制到光输出上的调制系统20。每个发射单元都有一个本地控制器23。

接收单元12包括运动传感器24，用于感测接收单元的运动和取向。光检测器26用于检测接收的光，解调系统28用于解调调制的数据。

接收单元还具有本地控制器30。

如从上面的描述中将清楚的是，发射单元也可以包括光检测器和解调器，并且接收单元也可以包括光源和调制器。然而，上行链路可以替代地由诸如WiFi的另一通信系统来实现。接收单元被示为具有WiFi收发机32。当LiFi AP不在视野内时，这可以用于下行链路通信。也可以采用其他替代的通信系统。

整个系统具有系统控制器34。它被示为独立于接收单元和发射单元，但是它可以被合并到它们中的一个或另一个中。控制器34被配置成在从该组中的发射单元接收数据的同时，导出接收单元的未来取向和位置的预测。

存储器40存储该组发射单元的空间布局，并且系统控制器34考虑该空间布局，以便确定应该使用哪个不同的发射单元和/或确定应该使用不同的通信系统。

存储器可以与每个AP共享，或者它可以是系统控制器34与之通信的中央单元的一部分(如图所示)。如果ED要执行未来位置和取向的预测以及对将要看到的AP的评估，则它们可以从存储器中获得布局信息并将其存储在本地。由于LiFi基础设施通常是固定的(特别是对于安装在天花板上的LiFi AP)，因此这种信息可以在ED加入网络时存储。根据该预测，系统控制器能够确定该组中的不同发射单元应该用于未来的数据传送，和/或根据该预测确定不同的通信系统应该用于未来的数据传送。

因此，该系统提供了位置和取向的预测，以使得切换的准备工作能够尽可能早地准备好，并且从而在切换期间中断通信最少的时间量。

该预测例如生成位置范围和取向范围。它用于在现有信道已经故障之前使得新信道能够被启动，因而节省时间，即使对于需要大量时间进行接管的协议也是如此。

轨迹估计的使用避免了所有发射单元持续监控来自其视野内的接收单元的所有调制的光的需要。因此，该预测可以用于触发AP的子集来“嗅探”来自ED的信号。这减少了发射单元中的资源。例如，节省了功耗，而且解调器没有被占用，这可能是另一个即将到来的或当前的连接所需要的。

当发射单元(不是当前使用的单元)在从接收单元接收的信号中发现显著的信噪比(SNR)时，它可以将该SNR发信号给控制器，该控制器用作协调节点。控制器然后可以比较潜在接收单元的多个SNR，并命令连接切换到最佳的新发射单元。然后，发射单元可能已经估计了信道，因此它可以直接开始接管。这给出了无缝下行切换的选项。

上行切换也可以是无缝的，因为先前的发射单元和新的发射单元已经建立了通信，并且数据流重叠将允许先接后断。当新的发射单元发出成功接收分组的信号时，先前的发射单元可以停止通信。接收单元将其自身调谐到新的发射单元。

控制器可以是接收单元的一部分。接收单元然后可以收集各种SNR数据，并决定是否需要切换。它可以并行地对SNR使用移动感测和趋势分析，以决定是否由于实质性移动而需要改变，或者它是否只是不引起切换的虚假移动。此外，这将允许接收单元自适应地了解发射单元的方向和定位，以便在没有任何空间地图的情况下增强轨迹估计。然而，房间地图可以从连接的第一连接的发射单元传递到接收单元(如上所述)，使得光流的观察可以允许用真实地图调整估计的位置和方向。

发射单元可以搜索接收单元信号，而不涉及与当前发射单元的激活连接。如果可以读取接收单元信号，则可以在不放弃旧连接的情况下执行接收单元和发射单元之间的所有信道估计，并且接收单元不需要任何动作。

考虑到系统的空间布局，控制器例如确定是否有任何发射单元适合于预测的位置和取向(的范围)。可能有一组发射单元，针对该组发射单元，开始为接收单元分配时隙的准备。如果没有合适的发射单元，则可以准备切换到不同的通信系统。

运动传感器24例如包括用于移动检测的线性加速度传感器和转动速率传感器。线性加速度传感器例如包括3轴加速度计，并且转动速率传感器包括3轴陀螺仪。运动传感器也用于检测取向，并且因此可以包括取向传感器，例如罗盘和/或倾斜传感器。术语“运动传感器”用于涵盖用于检测移动和取向的传感器的任何组合。

移动和取向的估计可以使用附加的假设来改进运动传感器信息。例如，可以假设人们不会向后走，而是手持移动电话面向前方。如果ED在耳机上，则这给出了另外的附加信息。

在一个示例中，接收单元还具有麦克风36，并且声音被用来帮助导出预测。声音可以用来给出ED正在被处理的清楚指示，因为处理设备的任何噪音都会被麦克风拾取。ED的处理可以在检测到倾斜之前给出警告，并且可以重定向到更早建立的替代数据连接或AP。声音的检测也可以用于优先化或激活运动感测和轨迹估计。这可以用于降低功耗，因为当在预定时间期间没有检测到运动/取向变化(并且没有检测到噪音)时，可以对运动/轨迹估计断电(powered down)。然后，在检测到来自麦克风的音频输入中的声音时，可以重新开始运动/轨迹估计。

由于基于超过预定阈值的任何声音来触发运动/轨迹估计也可能导致不必要的功耗，因此可以利用机器学习，以借助于学习阶段来表征通常要处理的声音，其中在设备改变方向/取向之前音频信号中的共性/相关性被用于定义音频触发简档(profile)。然后在正常操作期间，对应于音频触发简档的音频输入可以用于唤醒运动/轨迹估计。

一个附加的可选模式是当发生任何移动(即检测到的转动速率＞0)而不是沿着没有新AP可用的轨迹移动时，提供切换到基于RF的通信。只有当设备再次放置在工作表面上或处于稳定的操作角度时，转动速率接近零时，LiFi链路才可以重新建立。一旦检测到移动设备的旋转或操纵，连接系统从而就可以尝试连接到不同的网络，例如WiFi、LTE或5G。这比仅测量信噪比更有效，因为在可以准备接管动作之前，通信将已经被中断。

优选地，代替从LiFi切换到RF，基于RF的通信链路可以在ED检测到运动时并行激活。以这种方式，关于运动和/或由ED的评估的信息可以被传送到LiFi AP和/或系统控制器，用于帮助切换到预测的AP，即使在没有到LiFi AP的视线链路的情况下。以这种方式，LiFi链路尽可能长时间地保持激活，但是可以为水平切换(到另一个LiFi AP)和/或垂直切换(到WiFi AP)做准备。WiFi链接进而可以在需要具备的基础上保持激活。

可以使用额外的输入来帮助预测。例如，不仅可以基于声音，而且可以基于用户的手的接近，借助于触摸检测电子设备或者借助于诸如相机的光学感测装置来检测ED的处理。

为了获得最佳结果，上行链路和下行链路可以一起切换到下一个AP位置。例如，一旦ED的转动速率低于阈值(例如0.1度/秒)，就可以建立连接。这确保了不发生然后需要立即更新的切换。

上面提到了用于存储AP配置的存储器。然而，为了将取向与房间中AP的位置相关联，可以替代地或附加地使用自学方法。也可以使用磁罗盘。可以使用估计的最终角度，该估计的最终角度可以通过观察旋转速度简档来确定，该旋转速度简档可以被处理以确定移动可能停止的位置。

如上所述，切换最好在当前LiFi链路中断之前开始。加速度计甚至可以在实际的角度转动已经发生之前感知移动趋势。因此，预测轨迹中的AP已经可以搜索移动设备的波束。这可以大大加快重新连接的速度。

在搜索期间可以保持下行链路，因为角度变化不具有与上行链路波束相同的剧烈影响，并且可能仅在已经建立上行链路连接时跳跃。

图3示出了上行链路和下行链路之间的这种不对称是如何从以下事实中得出的：对于大多数LiFi接收机来说，下行链路的接收在宽角度范围内是可能的，而上行链路发射使用较窄的波束，以便将发射能量尽可能集中到一个接入点。

图3示出了ED光学器件50指向接入点10，其中有光电探测器52和IR发射器54。在右图中，ED光学器件倾斜了θ角。这使得发射的波束56不再到达光电探测器52。倾斜的ED仍然能够接收来自AP的波束58。

切换序列例如被编程。根据当前AP，可以沿着当前旋转方向评估AP序列。旋转速度可以给出哪个AP将可能在哪个时刻进入视线的指示。可以执行评估以发现LiFi AP不能无缝地支持该路径，并且因此需要建立类似WiFi的替代通信链路。

旋转方向和速度的变化可以用于迭代地改进LiFi波束在空间中的轨迹。

如果已经使用了替代通信系统，则系统也将需要切换回到LiFi。然后，起点是移动ED的基于RF的连接(例如WiFi、LTE或5G)。然后如上所述倾斜移动设备。然后从运动和取向传感器获得信息。ED一旦放在桌子上，运动信息就将是稳定的。达到稳定水平后，连接切换回到LiFi。

为了完整性，现在将基于ITU-T家庭网络G.vlc协议(G.9991)来描述典型的连接过程。当接收单元(ED)进入发射单元(AP)的覆盖区域时，采取以下步骤：

1.注册

ED检测由AP发送的专用帧：MAP-D(默认媒体访问计划)。检测MAP-D帧的时间取决于AP发送它的频率。在当前提出的LiFi实施方式中，AP在每个MAC周期(40ms)发送帧。

利用从帧MAP-D中检索的信息，ED应该能够解码另一个非默认帧：MAP-A。AP必须在每个MAC周期发送MAP-A帧。MAP-A帧告诉在MAC循环中何处找到其他帧。

利用从帧MAP-A中检索的信息，EP可以在MAC周期中经由RCBTS(基于注册竞争的时隙)注册到AP。在帧MAP-A中指示了RCBTS。AP必须在200ms内做出响应。

注册的总时间量通常在350ms以内。

2.信道估计

一般来说，接收机大多处于控制中。它测量测试信号并确定BAT(比特分配表)。可以确定多个BAT，每个BAT应用于MAC周期的一部分/一个区域。接收机可以请求发射机出现探测帧(出现在MAC周期的专用部分)。发射机必须分配资源(时隙)来发送这些探测帧。

接收机也可以请求发射机在帧的报头和有效载荷之间添加ACE符号(附加信道估计)。一旦接收机已经确定了BAT，它就把BAT提供给发射机。在多个BAT的情况下(对于MAC周期中的不同区域)，发射机相应地选择合适的BAT。发射机在每个帧的报头中用BAT-ID指示BAT。

信道估计例如具有大约1秒的持续时间。

建立一个新的LiFi信道，直到信道通信的时刻，可能花费10-20秒。如果信道在失去连接后重新连接，则存在允许时间减少到10秒以下(例如2-3秒)的已知的软件改进。这种方法也可以应用于从一个AP到另一个AP的切换。

本发明的预测用于通过在现有通信链路仍然激活时提前准备切换(即，如上所列举的注册和估计)来减少或消除这种典型的2-3秒中断。

在这样的切换期间，要从旧AP切换到潜在的新AP的信息例如包括所讨论的ED的MAC地址。它还可以提供分配的IP地址和任何安全信息，如加密系统的密钥和使用的物理层参数(诸如分配的频带和比特负载)。

AP还可以将关于可用RF连接的任何信息传送到同一ED，例如经由WiFi或任何蓝牙连接的并行信道的MAC/IP地址。接收单元也可以偶尔搜索其他AP信号(独立于轨迹预测)。

图4示出了用于在发射单元和接收单元之间传送数据的光学无线通信OWC方法，该发射单元是一组发射单元中的一个发射单元。

在步骤60中，数据从发射单元传输到接收单元。

在步骤62中，接收单元的运动和取向被感测。

在步骤64中，在从发射单元接收数据的同时，导出接收单元的未来取向和移动的预测。取决于该预测，可以在步骤66中识别该组中的不同发射单元，否则在步骤68中确定不同的通信系统应该用于未来的数据传送。

如上所述，实施例利用多个控制器。每个控制器可以用软件和/或硬件以多种方式实现，以执行所需的各种功能。处理器是采用一个或多个微处理器的控制器的一个示例，所述一个或多个微处理器可以使用软件(例如微码)来编程以执行所需的功能。然而，控制器可以在使用或不使用处理器的情况下实现，并且也可以实现为执行一些功能的专用硬件和执行其他功能的处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和相关联电路)的组合。

可以在本公开的各种实施例中使用的控制器部件的示例包括但不限于传统的微处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。

在各种实施方式中，处理器或控制器可以与一个或多个存储介质——例如易失性和非易失性计算机存储器，诸如RAM、PROM、EPROM和EEPROM——相关联。存储介质可以用一个或多个程序编码，所述一个或多个程序当在一个或多个处理器和/或控制器上执行时执行所需的功能。各种存储介质可以固定在处理器或控制器内，或者可以是可输送的，使得存储在其上的一个或多个程序可以加载到处理器或控制器中。

根据对附图、公开内容和所附权利要求的研究，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所公开的实施例的变型。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”或“一个”不排除多个。

在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹事实不表示这些措施的组合不能被有利地使用。

如果在权利要求或说明书中使用了术语“适于”，则应注意，术语“适于”旨在等同于术语“配置成”。

权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (11)

1.一种用于光学无线通信OWC系统的OWC接收单元(12)，用于在发射单元(10)和接收单元之间传送数据，作为在自由空间中传播的光学信号，所述发射单元(10)是一组安装在天花板上的发射单元中的一个发射单元，

所述接收单元(12)包括：

运动传感器(24)，用于感测所述接收单元的运动和由所述接收单元的旋转导致的取向；

光检测器(26)，其布置成检测接收的光；

解调系统(28)，用于从接收的光中解调调制的数据；

本地RF收发机(32)；和

控制器(30)，其被配置成：

当从所述组中的发射单元接收数据时，导出所述接收单元的未来取向和位置的预测，并根据所述预测确定：

-当所述接收单元在所述组中的不同发射单元之一的视线内时，所述组中的不同发射单元应当用于未来的数据传送，并且在与所述发射单元的通信链路仍然激活时，为所述组中的所述不同发射单元提供第一指令以准备通信，以及

-当所述接收单元不在所述组中任何发射单元的视线内时，所述本地RF收发机(32)应该用于未来的数据传送，并且在与所述发射单元(10)的通信链路仍然激活时，为远程RF系统提供第二指令以准备RF通信。

2.根据权利要求1所述的OWC接收单元(12)，其中所述运动传感器(24)包括线性加速度传感器和转动速率传感器。

3.根据权利要求2所述的OWC接收单元(12)，其中所述运动传感器(24)包括3轴加速度计和3轴陀螺仪。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的OWC接收单元(12)，还包括存储该组发射单元(10)的空间布局的存储器(40)，并且其中所述控制器(30)被配置为考虑所述空间布局，以便确定应该使用哪个不同的发射单元和/或确定应该使用不同的通信系统。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的OWC接收单元(12)，其中，旋转速度被用作关于将进入视线的所述发射单元的指示。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的OWC接收单元(12)，其中，当使用所述RF收发机进行通信时，所述控制器(30)在所述接收单元的感测到的取向和移动对应于静止达预定时间段时，切换回到使用多个OWC发射单元(10)进行操作。

7.一种光学无线通信OWC系统，用于在发射单元(10)和接收单元(12)之间传送数据，作为在自由空间中传播的光学信号，

其中所述系统包括：

-如权利要求1所述的OWC接收单元；

-一组安装在天花板上的发射单元(10)，每个发射单元(10)包括光源(22)和用于将数据调制到光输出上的调制系统(20)；以及

-与该组发射单元(10)通信的系统控制器(34)。

8.根据权利要求7所述的系统，还包括存储该组发射单元(10)的空间布局的存储器(40)，并且其中控制器(34)被配置为考虑所述空间布局，以便确定应该使用哪个不同的发射单元和/或确定应该使用不同的通信系统。

9.一种用于光学无线通信OWC系统的接收单元(12)的光学无线通信OWC方法，用于在发射单元(10)和所述接收单元(12)之间传送数据，作为在自由空间中传播的光学信号，所述发射单元(10)是一组安装在天花板上的发射单元中的一个发射单元，所述OWC系统还提供用于通信的射频RF链路，

所述方法包括：

(60)从所述发射单元(10)向所述接收单元(12)传输数据；

(62)感测所述接收单元的运动和由所述接收单元(12)的接收单元的旋转导致的取向；

(64)当从所述发射单元(10)接收数据时，导出所述接收单元(12)的未来取向和位置的预测；以及

(66)当所述接收单元(10)在所述组中的不同发射单元的视线内时，根据所述预测确定所述组中的不同发射单元应该用于未来的数据传送，并且当与所述发射单元(12)的通信链路仍然激活时，为所述组中的所述不同发射单元提供第一指令以准备通信，和

(68)当所述接收单元不在所述组中任何发射单元的视线内时，根据所述预测确定射频RF通信系统应该用于未来的数据传送，并且当与所述发射单元的通信链路仍然激活时，为远程RF系统提供第二指令以准备RF通信。

10.根据权利要求7所述的方法，包括

存储该组发射单元的空间布局，并且所述方法包括考虑所述空间布局，以便确定应该使用哪个不同的发射单元和/或确定应该使用不同的通信系统。

11.一种包括计算机程序代码装置的计算机程序，当所述程序在权利要求1的光学无线通信接收单元中包括的计算机上运行时，所述计算机程序代码装置适于实现权利要求9或10所述的方法。

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