CN1893321B - 光通信系统以及用于该光通信系统的照明装置、终端装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供可进行高速信号传输的利用照明光的通信系统。通信系统包括：照明装置(20)，包括具有发出波长各不相同的光的多个发光元件(21)的发送部件；以及终端装置，包括具有多个受光元件的接收部件，所述多个受光元件按不同波长接收光信号。照明装置(20)中的发送部件将一连串的输入信号分割为与不同波长的光对应的多个信号，并将每个信号提供给多个发光元件(21)，从而在多个发光元件和接收部件中的多个受光元件之间进行基于发光强度调制的码分多址通信。终端装置的接收部件根据多个受光元件的接收信号来生成输出信号。

Description

光通信系统以及用于该光通信系统的照明装置、终端装置

技术领域

本发明涉及主要利用可见光的光通信系统，特别是涉及将照明装置用作光源的类型的光通信系统。 

背景技术

近年来，利用发光二极管的照明装置已被用于实际。照明装置发出的照明光的颜色一般为白色。当为了照明用途而使用发光二极管为光源时，由于能够控制色调、颜色再现性优异等的原因，通常采用发出多种不同颜色(通常为红色(R)、绿色(G)、蓝色(B))的光的发光二极管的组合。通过将这些不同波长的光混合起来，可以获得显色性良好的白色照明。 

另一方面，还进行了使用这种照明装置进行光通信的尝试(参见日本专利文献特开2004-147063号公报)。在该系统中，例如用于室内照明的照明装置包括多个发光二极管。多个发光二极管通常发出不同颜色的光并提供作为发光颜色的混合颜色的照明光，同时提供按规定的式样调制后的信号光。置于照明环境中的终端接收所述照明光，并提取被调制的信息信号。 

要想使作为照明光的白色维持充分的显色性，需要将各个发光颜色的成分维持在适当的比例上。因此，应当在照明光对人的视觉影响为最小的情况下进行调制。此外，当将光源用于照明时，还应当确保作为照明足够的照度。 

发明内容

但是，在这种系统的传统调制方式中，难以在维持照明光的显色性或色温的情况下进行高速的基带信号的传输。即，根据传统的调制方式，若 要对大量的信息进行信号传输，则必将影响到照明的照度、或者混合光的颜色。因此，本发明的目的是提供可进行高速信号传输的、利用照明光的通信系统以及用于该通信系统的照明装置、终端装置。 

本发明提供一种用于解决上述问题的新颖的光通信系统、以及用于该光通信系统的照明装置。在该光通信系统和照明装置中进行码分方式的多路通信。 

根据本发明的光通信系统包括照明装置，所述照明装置包括具有发出波长各不相同的光的多个发光元件的发送部件，并通过不同波长的光的两种以上的组合来实现照明光。来自照明装置的光由终端装置中的接收部件接收。接收部件具有多个受光元件，所述多个受光元件按对应的波长接收来自发送部件的光信号。发送部件将一连串的输入信号分割为与所述不同波长的光对应的多个信号，并将多个信号的每一信号提供给多个发光元件，在多个发光元件和接收部件中的多个受光元件之间进行基于发光强度调制的码分多址通信。终端装置的接收部件根据多个受光元件的接收信号来生成输出信号。多个发光元件由发光二极管元件构成，多个受光元件由光电检测器构成。 

优选的是，也可以使发送部件和接收部件设定用于通信的预约时间。另外，终端装置还包括可向照明装置发送信号的发送部件，照明装置还包括可接收来自终端装置的信号的接收部件。 

另外，根据本发明的照明装置包括具有发出波长各不相同的光的多个发光元件的发送部件，并通过不同波长的光的两种以上的组合来实现照明光。发送部件被构成为能够与终端装置所包含的接收部件进行通信的结构，所述接收部件包括按对应的波长接收来自所述发送部件的光信号的多个受光元件。发送部件与接收部件之间的通信通过基于发光强度调制的码分多址通信来进行。多个发光元件由发光二极管元件构成。 

优选的是，调制部件包括：加扰器，进行用于分割输入信号的排序；以及扩散信号发生部件，为了进行码分多址通信而提供用于调制各个波长的信号强度的扩散信号。照明装置内的多个发光元件也可以设置三个以上，从而通过混色而构成白色或暖色的照明光。

根据本发明的用于光通信的终端装置包括具有多个受光部件的接收部件，所述多个受光部件按对应的波长接收来自照明装置所包含的发送部件的光信号，所述发送部件具有发出波长各不相同的光的多个发光元件，所述照明装置通过不同波长的光的两种以上的组合来实现照明光。接收部件具有进行信号解调的信号解调部件，所述信号是为了在接收部件和照明装置的发送部件之间进行基于发光强度调制的码分多址通信而被调制的信号。接收部件由多个光电二极管构成。 

发明效果 

根据本发明，可提供在具有照明功能的同时还能够进行高速信号传输的光通信系统、照明装置以及终端装置。特别是，由于扩散信号使用伪噪声信号，因此通过进行高速调制，能够不使色温发生很大变化，从而能够维持作为照明光的白色。即，通过使信号的位宽更小，或者增加辨别的波长的数量，也能够提高信号的冗余，从而能够进行可靠的通信。 

根据本发明，可进行基于码域的多个通信。同时，即使同时进行彼此无关的单一波长的通信，也能够在受到干扰的情况下，通过使上位层的协议合理化而提高通信的有效性。另外，在必要的场合，也可以采取错误修正、以及将进行送出数据与扩散码之间的调制时的定时错开等对策。 

另外，根据本发明，由于不需要频率转换等复杂的系统，也不需要电气滤波器，从而可实现低成本。 

附图说明

图1是根据本发明的光通信系统的概要结构的说明图； 

图2是用于说明根据本发明的照明装置的结构的概要图； 

图3是用于说明本发明终端中的接收部件的结构的概要图； 

图4是用于说明设置预约时间时的信号传输示例的时序图。 

具体实施方式

下面参考附图，对作为本发明的优选实施方式的光通信系统、照明装置以及终端装置进行详细说明。

图1是根据本发明的光通信系统的概要结构的说明图。如图1所示，系统10具有照明装置20、以及在照明环境下使用的终端30a、30b。终端30a、30b包括具有受光元件的接收部件31。如后所述，照明装置20将调制后的信号包含到照明光中。终端通过接收部件31提取信号。在图1所示的利用照明光的通信中，信号从照明装置20向终端30单向传输，但也可以如后所述的那样构成，即：作为追加的手段，也可以利用可见光或红外线在终端30之间、或者从终端30向照明装置20进行通信。 

图2是用于说明根据本发明的照明装置的结构的概要图。照明装置20包括多个发光元件21，并对每一个发光元件21设置了驱动电路22。发光元件21为半导体元件，典型的由发光二极管构成。这些多个发光元件21发出波长各不相同的光(λ1、λ2…)。驱动电路22向各个发光元件21供应规定的电能。 

照明装置20通过发光元件21而将信息信号叠加包含到照明用的光中。通过码分多址方式来导入信息信号。照明装置20具有数据输入25、加扰器26、扩散信号发生器27、以及乘法器28。 

图中的符号k表示数据的位数，符号m表示扩散信号的位数。即，在本实施方式中，用于从照明装置20发出的k位数据被输入到加扰器26(例如4B5D电路)中。此时，信号的DC分量被除去。然后对信号与来自扩散信号发生器27的m位扩散码进行乘法运算。来自乘法器28的输出被提供到驱动电路22中。驱动电路22根据来自乘法器28的信号，向发光元件21供应照明及信号传输所需的驱动电流。其中，m最好选择比k大的数值。另外，发光元件的个数n设为与m相等的值。 

图3是用于说明本发明终端中的接收部件的结构的概要图。终端30包括与滤波器33结合的多个受光元件31，以及与受光元件31连接的A/D转换器34。来自A/D转换器34的输出被输入到相关检测电路36和乘法器38中。与多个受光元件31对应的滤波器33能够使各不相同的波长通过，从而各个受光元件31接收不同波长或颜色的光。 

而且，终端30具有与扩散信号发生器37相连的控制延迟电路32。扩散信号发生器37发生与在照明装置20发送信号时使用的扩散码串相同的 扩散码串。控制延迟电路32向相关检测电路36和乘法器38提供m位的扩散码。相关检测电路36向控制延迟电路32提供相关检测结果信号CS。接收了相关检测结果信号CS的控制延迟电路32基于该信号，向发生的扩散信号提供必要的延迟。 

在乘法器38中，进行对来自各个受光元件31的输出与扩散码进行乘法运算的信号处理。来自乘法器38的k位输出被输入到解扰器45中并被解扰。由此，从照明装置20发出的数据被再现，并被输出到输出46中。 

在利用上述系统进行通信时，例如为了进行双向通信，也可以设置预约时间。图4示出了设置预约时间时的信号传输示例的时序图。按预约时间示出了照明装置20中的一个发光元件的发光状态。同一照明装置20中的其它发光元件的照明也同步进行。 

图中的T1时间带用于照明和信号发送。即，进行从照明装置向各个终端的信号发送。接下来的T2是可进行其它终端之间的、或者从终端向照明装置的利用光信号的通信的预约时间。图1中的HL表示高电平发光强度，LL表示低电平发光强度，ML表示平均发光强度。即，在预约时间期间不进行用于照明的发光。有必要将预约时间设定为足以保证照明装置的照明功能的时间长度(例如，一个周期的2至5个百分比左右的时间长度)。 

在图4中示出了两个终端的例子。在各个终端的预约时间T2中的第一时间带进行了发自第一终端的发光。例如，第一终端能够向第二终端发送信号，或者在照明装置中设置接收部件，从而也能够从终端向照明装置发送信号。这些通信由于能与照明无关地进行，所以无需利用白色光，并且也可以不用可见光而利用红外线等。 

在预约时间T2内，在发自第一终端的信号输出结束后，可从检测到该信号的第二终端在第二时间带进行信号发送。与来自第一终端的信号发送一样，可以进行从第二终端向第一终端的信号发送，还可以进行从第二终端朝向照明装置的信号发送。在预约时间T2结束后，再次成为用于照明的时间T1，来自发光装置的发光变为打开(ON)状态，从而再次开始照明装置的信号发送。

如上所述，对本发明的优选实施方式进行了详细的描述，但这些仅为例示，不作为对本发明的限制。例如，就上述结合图4示出的时分多址来说，也可以诸如通过将终端个数进一步增加为三个以上来构成更加复杂的通信系统。

Claims (9)

1.一种光通信系统，其特征在于，包括照明装置和终端装置，所述照明装置包括具有发出波长各不相同的光的多个发光元件的发送部件，并通过所述不同波长的光的两种以上的组合来实现照明光，所述终端装置包括具有多个受光元件的接收部件，所述多个受光元件按对应的波长接收来自所述发送部件的光信号，

所述发送部件将一连串的输入信号分割为与所述不同波长的光对应的多个信号，并将所述多个信号的每个信号提供给所述多个发光元件，在所述多个发光元件和所述接收部件中的所述多个受光元件之间进行基于发光强度调制的码分多址通信，所述终端装置的所述接收部件根据所述多个受光元件的接收信号来生成输出信号，

所述发送部件和所述接收部件设定用于能够进行终端装置之间的、或者从终端装置向照明装置的利用光信号的通信的预约时间，在所述预约时间内不进行用于照明的发光，并且所述预约时间被设定为足以保证照明装置的照明功能的时间长度，

所述照明装置在各周期的除所述预约时间以外的期间内进行照明和信号发送。

2.如权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，所述多个发光元件由发光二极管元件构成，所述多个受光元件由光电检测器构成。

3.如权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，所述终端装置还包括可向所述照明装置发送信号的发送部件，所述照明装置还包括可接收来自所述终端装置的信号的接收部件。

4.一种照明装置，其特征在于，包括具有发出波长各不相同的光的多个发光元件的发送部件，并通过所述不同波长的光的两种以上的组合来实现照明光，所述发送部件具有信号调制部件，该信号调制部件为了在所述发送部件与终端装置所包含的接收部件之间进行基于发光强度调制的码分多址通信而进行调制，其中，所述接收部件包括按对应的波长接收来自所述发送部件的光信号的多个受光元件，

所述发送部件和所述接收部件设定用于能够进行终端装置之间的、或者从终端装置向照明装置的利用光信号的通信的预约时间，在所述预约时间内不进行用于照明的发光，并且所述预约时间被设定为足以保证照明装置的照明功能的时间长度，

所述照明装置在各周期的除所述预约时间以外的期间内进行照明和信号发送。

5.如权利要求4所述的照明装置，其特征在于，所述调制部件包括：加扰器，进行用于分割输入信号的排序；以及扩散信号发生部件，为了进行码分多址通信而提供用于调制各个波长的信号强度的扩散信号。

6.如权利要求4所述的照明装置，其特征在于，所述多个发光元件由发光二极管元件构成。

7.如权利要求4所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置内的所述多个发光元件被设置三个以上，通过混色而构成白色或暖色的所述照明光。

8.一种终端装置，其特征在于，包括具有多个受光部件的接收部件，所述多个受光部件按对应的波长接收来自照明装置所包含的发送部件的光信号，所述发送部件具有发出波长各不相同的光的多个发光元件，所述照明装置通过所述不同波长的光的两种以上的组合来实现照明光，

所述接收部件具有进行信号解调的信号解调部件，所述信号是为了在所述接收部件和所述照明装置的所述发送部件之间进行基于发光强度调制的码分多址通信而被调制的信号，

所述发送部件和所述接收部件设定用于能够进行终端装置之间的、或者从终端装置向照明装置的利用光信号的通信的预约时间，在所述预约时间内不进行用于照明的发光，并且所述预约时间被设定为足以保证照明装置的照明功能的时间长度，

所述照明装置在各周期的除所述预约时间以外的期间内进行照明和信号发送。

9.如权利要求8所述的终端装置，其特征在于，所述接收部件由多个光电二极管构成。

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