JP2022551312A - 光ワイヤレス通信システム及びデバイス - Google Patents
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Abstract
本明細書で開示される一態様によれば、光ワイヤレス通信ネットワークで使用するためのクライアントデバイスであって、クライアントデバイスは、光ワイヤレス接続を介してデータを受信するように構成されるトランシーバを含む、クライアントデバイスが提供される。トランシーバは、光ワイヤレス伝送を検出又は送信するように構成される上方に向く光トランスデューサを含み、センサは、少なくとも2つの同心セグメントを有するカバレッジエリアを有するように構成される。センサの一部は、少なくとも2つの同心セグメントの最も外側のセグメントを提供するように構成される。
Description
本開示は、光ワイヤレス通信のためのトランスデューサに関する。
Li-Fi(Light Fidelity)とは、光源によって発せられる可視光、赤外光又は紫外光に埋め込まれる信号の形態で情報が通信される技術を指す。このような技術は、コード化光(coded light)、可視光通信(VLC:visible light communication)又は自由空間光通信(FSO:free-space optical communication)と呼ばれることもある。信号は、さまざまな適切な変調技術のいずれかに従って、光のプロパティ、典型的には強度を変調することによって埋め込まれる。高速通信の場合、可視光通信ではなく赤外線(IR)通信が用いられることがよくある。紫外線及び赤外線放射は人間の目には見えないが、スペクトルのこれらの領域を利用する技術は、屈折率の場合等、波長依存性の結果として変化が生じる可能性はあるが、同様である。多くの場合、紫外線及び/又は赤外線を利用することは、これらの周波数範囲が人間の目には見えないため、有利である。しかしながら、紫外線周波数は、高いエネルギレベルを有し得、場合によっては健康被害が懸念される。
変調に基づいて、Li-Fiコード化光の情報は、任意の適切な光センサを使用して検出されることができる。例えば、光センサは、フォトダイオードであってもよい。光センサは、専用のフォトセル(ポイントディテクタ)、場合によってはレンズ、リフレクタ、ディフューザ又は蛍光体コンバータ(低速用)を備えたフォトセルのアレイ、又はフォトセル(ピクセル)のアレイ及びアレイに像を形成するためのレンズであってもよい。例えば、光センサは、スマートフォン、タブレット又はラップトップ等のユーザデバイスにプラグインするドングルに含まれる専用のフォトセルであってもよく、又は、センサは、統合されてもよく及び/又は3D顔認識のために元々は設計されている赤外線ディテクタのアレイ等、二重目的であってもよい。どちらにしても、これにより、ユーザデバイス上で動作するアプリケーションは、光を介してデータを受信することが可能になる。
例えば、データシンボルのシーケンスは、人間の目の持続性(persistence)よりも速く、発光ダイオード(LED)及びレーザダイオード(LD)等、光源によって発せられる光に変調されてもよい。無線周波数(RF:radio frequency)通信とは対照的に、Li-Fiは、一般的に、最良の性能のためにトランスミッタとレシーバとの間に見通し線接続(line-of-sight connection)を用いる。
Li-Fiは、日常照明器具(everyday luminaire)、例えば、室内照明又は屋外照明等の照明源によって発せられる光に信号を埋め込み、斯くして、照明器具からの照明を情報のキャリアとして使用することを可能にするために用いられることがよくある。斯くして、光は、部屋等の対象環境を照らすための可視照明寄与(典型的には、光の第1の目的)と、環境に情報を提供するための埋め込まれた信号(典型的には、光の第2の機能と考えられる)との両方を含み得る。このような場合、変調は、典型的には、人間の知覚を超えるように十分に高い周波数で、又は、少なくとも、目に見える一時的な光アーティファクト(例えば、フリッカ及び/又はストロボアーティファクト等)が、人間が気づかない若しくは少なくとも人間が許容できるように十分に高い周波数で十分に弱くなるように行われる。斯くして、埋め込まれた信号は、主要な照明機能に影響を与えない。すなわち、ユーザは、全体的な照明を知覚するだけで、当該照明に変調されているデータの効果は知覚しない。
Li-Fiネットワーク等、ワイヤレス光ネットワークは、ラップトップ、タブレット、及びスマートフォン等の電子機器がインターネットにワイヤレスで接続することを可能にする。Wi-Fiは無線周波数を使用してこれを実現するが、LiFiは、これまでにないデータ転送速度及び帯域幅を可能にし得る光スペクトルを使用してこれを実現する。Wi-Fiシステムは、近隣のシステムからの干渉及びそれらの無指向性の放射パターンに起因して帯域幅が制限されてきている。Wi-Fi信号は壁、天井、ドア等を通過することができるが、それらの帯域幅は、使用されるユニットの密度及び数とともに減少する。Li-Fiは、従来の照明システムに代わってLED照明システムが使用されるようになり、普及が進んでいる。Wi-Fiとは対照的に、Li-Fiは指向性があり、遮光材料によって遮蔽され、これは、Wi-Fiと比較して、ユーザが密集したエリアでの広帯域通信をサポートする可能性を提供する。
さらに、Li-Fiは、電磁干渉を受けやすいエリアでも使用されることができる。ワイヤレスデータは、今や伝統的なコネクテッドデバイスだけでなくそれ以上のために必要とされることが多いことを考慮することが重要である。今日、テレビ、スピーカ、ヘッドフォン、プリンタ、バーチャルリアリティ(VR)ゴーグル、さらには冷蔵庫さえ、ワイヤレスデータを使用して接続し、本質的な通信を実行する。
デジタルワイヤレス通信ネットワーク(光又は無線周波数ベース)は、典型的には、多数のアクセスポイント(典型的にはトランシーバを含むが、少なくとも光ワイヤレスデータ伝送を送信するためのトランスミッタを含む)、及びクライアントデバイス(同じく、典型的にはトランシーバを含むが、少なくとも光ワイヤレスデータ伝送を受信するためのレシーバを含む)から形成される。アクセスポイントは各々、(セルとも呼ばれる)カバレッジエリアの中心に位置する。この配置は、全体的に、例えば、アクセスポイントトランシーバハードウェア及びカバレッジエリアが組み合わされ、アクセスポイントと呼ばれることもある。カバレッジエリア又はセルは、アクセスポイントトランシーバからの送信がクライアントトランシーバデバイスによってピックアップされ得るエリアである。互いに隣り合って位置付けられる場合、これらのセルは、典型的には、より大きなエリアをカバーするように組み合わさる(fit together)。各アクセスポイント又はノードは、それぞれのモデムに接続されてもよい。モデムは、発信データ信号を、それぞれ、ワイヤレス又は光チャネルを介して送信するのに適した波形又は変調光に処理する。これに対応して、モデムは、入ってくるワイヤレスで受信された変調光又は波形をデータに処理してもよい。
本発明の実施形態は、図1に示されるように、複数のLi-Fiアクセスポイントを有するLi-Fiインフラストラクチャから成るLi-Fiシステムの文脈で述べられる。各アクセスポイントは、1つ以上のトランシーバ(LiFi-TRX)に接続されるモデムを含む。LiFiクライアントデバイスは、光リンクを介して1つ以上のLiFiアクセスポイントに接続することができ、LiFiクライアントデバイスは、1つ以上のクライアントデバイストランシーバ(LiFi-TRX)に接続されるモデムを含む。
LiFiモデムの機能は、データを送信及び受信するためのPHY及びMACプロトコルを処理することである。LiFiトランシーバ(TRX)は、
・ LiFi-トランスミッタ(Tx):モデムの送信データの電気信号を(例えば、LEDによって発せられるべき)光信号に変換する、及び
・ LiFi-レシーバ(Rx):光信号をモデムの受信データの電気信号に変換する(例えば、フォトダイオード)、
のように機能する。
・ LiFi-トランスミッタ(Tx):モデムの送信データの電気信号を(例えば、LEDによって発せられるべき)光信号に変換する、及び
・ LiFi-レシーバ(Rx):光信号をモデムの受信データの電気信号に変換する(例えば、フォトダイオード)、
のように機能する。
図1は、複数のトランシーバ104で構成されるLiFi-インフラストラクチャを有する天井102と、机を有する床とを含む、環境100を示し、机の上には、LiFiクライアントデバイス106の一例(ラップトップ)がある。図1において、LiFiデバイス106は、光信号を受信するための専用のドングルを有するラップトップコンピュータを含む。
図1のLi-Fiシステムでは、アクセスポイントトランシーバは、下のエリアの所要のカバレッジを提供するために天井に位置付けられていることが分かる。
図2は、複数のLi-Fiトランシーバ104を有するLi-Fiインフラストラクチャを含む同じ環境100を示している。トランシーバ104は、第1の平面エリア(第1の面)、例えば、天井に位置し、第2の平面エリア(第2の面)、例えば、床又は机の高さレベルに投影されるLi-Fi信号を送信及び受信するための光カバレッジエリアを有する。2つのそれぞれのアクセスポイントトランシーバ104a及び104bから生じる、2つの投影202a及び202bが、第2の平面エリア(例えば、クライアントデバイスが位置付けられる可能性が高い面)上でこれらのトランシーバによって達成されるカバレッジエリアを示すように示されている。第2の平面エリアに位置付けられる、LiFiクライアントデバイスが示されている。Li-Fi信号を送信及び受信するためのクライアントデバイス106の光カバレッジエリア204は、第1の平面エリア(例えば、天井)上に投影される。第1の平面エリア及び第2の平面エリアは、互いに平行に配向されることを意図していることが理解されるべきである。
矢印206は、クライアントデバイス106のあり得る移動方向を描いている。クライアントデバイス106が移動すると、第1の平面エリアにおける投影されたカバレッジエリア204も移動する。それゆえ、クライアントデバイス106が環境100内で移動すると、クライアントデバイス106は、複数のアクセスポイントトランシーバ(例えば、トランシーバ104a及び104b)がカバレッジエリア204内に位置し得る位置を占め、斯くして、複数の光信号が、どの時点においてもクライアントデバイスで検出される可能性があることが分かる。
図3は、個々のアクセスポイントトランシーバ104のカバレッジエリア202が、(例えば、天井レベルのトランシーバから机レベルの第2の平面上に配される)より広いエリアをカバーするようにどう配置されることができるかを示す平面図である。点線の円302は、上方に方向付けられ、例えば天井レベルにおける、第1の平面エリアに入射する、クライアントデバイス106のカバレッジエリア204の境界を図示している。図2に示されるように、図3はまた、環境100内のクライアントデバイス106のあり得る移動方向を図示するために矢印206も示している。
上記のような典型的なシステムに関連する問題は、複数のインフラストラクチャネットワークノードから複数の送信信号をクライアントデバイスで受信すると、受信信号の間で干渉が生じる可能性があることである。この干渉は、ワイヤレス光通信システム内で達成され得るデータ転送速度に有害な影響を及ぼす可能性がある。それゆえ、干渉の可能性を緩和及び低減し、高速光データ転送の可能性を高めるようにクライアントデバイストランシーバ(又はレシーバ)を最適に設計することが望ましい。さらに、LiFiアクセスポイントインフラストラクチャは、LiFiデバイスの面で完全なカバレッジを提供するかもしれないが、LiFiデバイスも、LiFiアクセスポイントの面で十分に大きなカバレッジエリアを提供する必要がある。
上記のように構成される典型的なワイヤレス光通信システムを使用する場合、複数の問題が発生する可能性がある。これらの問題には、以下のものが含まれ得る。
カバレッジ - LiFiクライアントデバイスは、そのロケーション、LiFiアクセスポイントのポジショニング、及びLiFiクライアントデバイスのトランスデューサ/センサカバレッジエリアのサイズに依存して、必ずしもLiFiアクセスポイントを見ることができるとは限らない可能性がある。
電力消費 - 大きなエリアをカバーするトランシーバを有するLiFiクライアントデバイスは、多くの電力を消費し、多くの熱を発生させる可能性がある。
ダウンリンク干渉 - 複数の光ダウンリンクのオーバーラップしたカバレッジエリアにあるLiFiクライアントデバイスは、これらのLiFiアクセスポイントが同時に送信する場合に干渉を受ける。
アップリンク干渉 - LiFiクライアントデバイスがLiFiアクセスポイントに信号を送信する際に、別のLiFiクライアントデバイスが同じLiFiアクセスポイントに送信している場合、LiFiアクセスポイントにおけるアップリンク干渉が生じる。
ハンドオーバ - あるLiFiアクセスポイントのカバレッジエリアから隣のLiFiアクセスポイントに移動するLiFiクライアントデバイスは、該LiFiクライアントデバイスが接続を有さない期間を経験する可能性がある。例えば、既存のLiFiアクセスポイントとのリンクが切断される前に、新しいLiFiアクセスポイントへのリンクを準備及び確立するのに十分な時間が利用できない場合である。
本明細書で開示される実施形態は、上記の課題のうちのいずれか1つ、複数、又はすべてに対処し得る。
本明細書で開示される第1の態様によれば、光ワイヤレス通信ネットワークで使用するためのクライアントデバイスであって、ネットワークは、第1の面においてグリッド構造の交点に配置され、ネットワークのアクセスポイントを提供するように構成される複数のインフラストラクチャノードを含み、グリッド構造は、d1に等しいx軸寸法、d2に等しいy軸寸法、及びd3に等しい対角寸法を各々が有する四辺形(quadrilateral)を含み、d2はd1以上である、クライアントデバイスが提供される。クライアントデバイスは、ネットワークからの光ワイヤレス伝送を検出する又はネットワークへの光ワイヤレス伝送を送信するように構成される上方に向く光トランスデューサ(upward facing optical transducer)を含み、トランスデューサは、少なくとも2つの同心セグメント(concentric segment)を有するカバレッジエリアを有するように構成され、少なくとも2つの同心状に配置されるセグメント(concentrically arranged segment)の最も外側のセグメント(outermost segment)を提供するように構成されるトランスデューサの部分は、クライアントデバイスが、第1の面と平行であり、第1の面からある距離にある第2の面に位置付けられる場合、当該セグメントのカバレッジエリアが、第1の面において0.5*d3より大きい最大径(Ro)を有するように寸法付けられる。インフラストラクチャノードは、例えば、天井に取り付けられたアクセスポイント又は同様の機能性を提供する光ワイヤレスネットワークのネットワークデバイスであってもよい。
ある実施形態において、前記距離(h)は、d1と1.5*d1との間の値を有してもよい。ある実施形態において、前記距離(h)は、1.5*d1と2.25*d1との間の値を有してもよい。
ある実施形態において、少なくとも2つの同心セグメントの最も外側のセグメントを提供するように構成されるトランスデューサの部分は、最も外側のセグメントの外縁とトランスデューサの面に対する法線との間のトランスデューサにおける角度であって、カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、トランスデューサからある距離にある、角度が、31°より大きい、任意選択的には42°より大きい、又は、最も外側のセグメントの外縁とトランスデューサの面に対する法線との間のトランスデューサにおける角度であって、カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、トランスデューサからある距離にある、角度が、22°より大きい、任意選択的には31°より大きいように寸法付けられてもよい。
ある実施形態において、カバレッジエリアの前記面は、1.8メートルから2.7メートルの間のトランスデューサからの距離(h)において形成され、寸法d1は、1.8メートルに等しくてもよい。d1が1.8メートルである実施形態において、前記角度は、好ましくは、37°より大きい。ある実施形態において、カバレッジエリアの前記面は、1.8メートルから2.7メートルの間のトランスデューサからの距離(h)において形成され、寸法d1は、1.2メートルに等しくてもよい。d1が1.2メートルである実施形態において、前記角度は、好ましくは、26.6°より大きくてもよい。
ある実施形態において、少なくとも2つの同心セグメントの最も外側のセグメントを提供するように構成されるトランスデューサの部分は、最も外側のセグメントの外縁とトランスデューサの面に対する法線との間のトランスデューサにおける角度であって、カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、トランスデューサからある距離にある、角度が、45°より小さい、任意選択的には33.7°より小さい、又は、最も外側のセグメントの外縁とトランスデューサの面に対する法線との間の前ランスデューサにおける角度であって、カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、トランスデューサからある距離にある、角度が、33.7°より小さい、任意選択的には24°より小さいように寸法付けられてもよい。
ある実施形態において、カバレッジエリアの前記面は、1.8メートルから2.7メートルの間のトランスデューサからの距離(h)において形成され、寸法d1は、1.8メートルに等しくてもよい。d1が1.8メートルである実施形態において、前記角度は、好ましくは、38°より小さくてもよい。
ある実施形態において、カバレッジエリアの前記面は、1.8メートルから2.7メートルの間のトランスデューサからの距離において形成され、寸法d1は、1.2メートルに等しくてもよい。d1が1.2メートルである実施形態において、前記角度は、好ましくは、27.6°より小さくてもよい。
ある実施形態において、少なくとも2つの同心セグメントの最も外側のセグメントを提供するように構成されるトランスデューサの部分は、少なくとも2つの同心状に配置されるセグメントの最も外側のセグメントが周方向に(circumferentially)さらなるセグメントに分割され、各さらなるセグメントは、最も外側の同心セグメントの最大径(704)、最も内側の同心セグメントの最大径(706)、及びカバレッジエリアの中心から最も外側のセグメントの最大径まで延びる2つの径方向線(radial line)によって境界付けられ、2つの径方向線は、43.4°より小さな角度(φ)離間する、任意選択的には、2つの径方向線は、43°より小さな角度(φ)離間するように寸法付けられてもよい。
ある実施形態において、少なくとも2つの同心セグメントの最も外側のセグメントを提供するように構成されるトランスデューサの部分は、少なくとも2つの同心状に配置されるセグメントの最も外側のセグメントが周方向にさらなるセグメントに分割され、各さらなるセグメントは、最も外側の同心セグメントの最大径、最も内側の同心セグメントの最大径、及びカバレッジエリアの中心から最も外側のセグメントの最大径まで延びる2つの径方向線によって境界付けられ、2つの径方向線は、60°より小さな角度(φ)離間するように寸法付けられてもよい。
ある実施形態において、最も外側のセグメントを提供するように構成されるトランスデューサの部分は、周方向セグメント(circumferential segment)が、隣の周方向セグメントとある角度(θ)オーバーラップするように寸法付けられてもよい。
ある実施形態において、径方向線間の角度は、例えば、「十分に小さい(small enough)」要件を満たすためにセグメントを十分に小さく保つために、同じままであってもよいが、セグメントの数は、外側セグメントをカバーし、オーバーラップを考慮するように増加してもよい。
ある実施形態において、少なくとも2つの同心セグメントの最も内側のセグメント(innermost segment)を提供するように構成されるトランスデューサの部分は、最も内側のセグメントの外縁とトランスデューサの面に対する法線との間のトランスデューサにおける角度(α)であって、カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、トランスデューサからある距離にある、角度が、16.7°~18.4°である、又は、最も内側のセグメントの外縁とトランスデューサの面に対する法線との間のトランスデューサにおける角度(α)であって、カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、トランスデューサからある距離にある、角度が、11.3°~12.5°であるように寸法付けられてもよい。
ある実施形態において、カバレッジエリアの前記面は、1.8メートルから2.7メートルの間のトランスデューサからの距離(h)において形成され、寸法d1は、1.8メートルに等しくてもよい。d1が1.8メートルである実施形態において、前記角度は、好ましくは、16.7°~18.4°である。ある実施形態において、カバレッジエリアの前記面は、1.8メートルから2.7メートルの間のトランスデューサからの距離(h)において形成され、寸法d1は、1.2メートルに等しくてもよい。d1が1.2メートルである実施形態において、前記角度は、好ましくは、11.3°~12.5°であってもよい。
ある実施形態において、トランスデューサは、最も内側及び最も外側の同心状に配置されるセグメントの間に1つ以上の中間の同心状に配置されるセグメントを提供するように構成されてもよい。
ある実施形態において、1つ以上の中間セグメントは、周方向にさらなるセグメントに分割されてもよい。これらは、隣の同心セグメントの周方向セグメントと整合(align)してもよく、又は整合しなくてもよい。
本明細書で開示される第2の態様によれば、光ワイヤレス通信ネットワークを提供するように構成されるシステムであって、第1の面においてグリッド構造の交点に配置され、ネットワークのアクセスポイントを提供するように構成される複数のインフラストラクチャノードであって、グリッド構造は、d1に等しいx軸寸法、d2に等しいy軸寸法、及びd3に等しい対角寸法を各々が有する四辺形(好ましくは等角(equiangular))を含み、d2はd1以上である、インフラストラクチャノードを含む、システムが提供される。システムはさらに、少なくとも1つのクライアントデバイスを含み、クライアントデバイスは、ネットワークから光ワイヤレス信号を受信する又はネットワークへ光ワイヤレス信号を送信するための上方に向く光ワイヤレストランスデューサを含み、トランスデューサは、少なくとも2つの同心セグメントを有するカバレッジエリアを有するように構成され、少なくとも2つの同心セグメントの最も外側のセグメントは、クライアントデバイスが、第1の面と平行であり、第1の面からある距離にある第2の面に位置付けられる場合、当該セグメントのカバレッジエリアが、前記第1の面において0.5*d3より大きい最大径(Ro)を有するように寸法付けられる。
すなわち、トランスデューサがクライアントデバイスの前面内に位置し、クライアントデバイスがその背面を水平面内の表面に置いて置かれる場合、トランスデューサ面を含む前面がその表面の大部分にわたって上方に向く向き(upward facing orientation)であるという点で上方に向いている。例えば、グリッド構造が部屋の天井にあり、クライアントデバイスが当該部屋のテーブルの上にある場合、トランスデューサは、天井に平行な面にあり、天井の方に向けられる。
本明細書において、「上方に(upward)」は、ノードのネットワークの方へ向いていることを意味する。典型的には、これらは天井又はユーザの上に位置し、この場合、「上方に(upward)」は、重力と反対の方向も意味する。逆の意味は、「下方に(downward)」に与えられる。
ある実施形態において、d1は、1.8メートルであってもよく、hは、d1と1.5*d1との間の値を有してもよい。
ある実施形態において、d1は、より小さくてもよく(例えば1.2m)、それ故、hは、1.5*d1と2.25*d1との間の値であってもよい。
ある実施形態において、トランスデューサは、少なくとも2つの同心セグメントの最も外側のセグメントが、クライアントデバイスが、第1の面と平行であり、第1の面からある距離にある第2の面に位置付けられる場合、当該セグメントのカバレッジエリアが、前記第1の面においてd1より小さい値の最大径(Ro)を有するように寸法付けられるように構成されてもよい。
ある実施形態において、前記距離(h)は、d1と1.5*d1との間の値を有してもよい。ある実施形態において、前記距離(h)は、1.5*d1と2.25*d1との間の値を有してもよい。
ある実施形態において、トランスデューサは、少なくとも2つの同心状に配置されるセグメントの最も内側のセグメントが、クライアントデバイスが、第1の面と平行であり、第1の面からある距離にある第2の面に位置付けられる場合、当該セグメントのカバレッジエリアが、前記第1の面において0.3*d1より大きい値の最大径(Ri)を有するように寸法付けられるように構成されてもよい。
ある実施形態において、hは、d1と1.5*d1との間の値を有してもよい。ある実施形態において、d1は、より小さくてもよく、斯くして、hは、1.5*d1と2.25*d1との間の値を有してもよい。
記号*は、数値と長さd1の絶対的な大きさ(absolute magnitude)とのスカラー乗算(scalar multiplication)を示すために使用される。値0.3は、有効数字1桁に丸められた3分の1の10進数値であってもよい。ある実施形態では、同じ値が1/3という分数で表されてもよいことが理解されるべきである。同様に、同じ値は、0.33、0.333等のように、より多くの有効数字に丸められた10進数値によって表されてもよい。
ある実施形態において、トランスデューサは、少なくとも2つの同心状に配置されるセグメントの最も内側のセグメントが、クライアントデバイスが、第1の面と平行であり、第1の面からある距離にある第2の面に位置付けられる場合、当該セグメントのカバレッジエリアが、前記第1の面においてd1の値の半分より小さい値の最大径(Ri)を有するように寸法付けられるように構成されてもよい。
ある実施形態において、hは、d1と1.5*d1との間の値を有してもよい。ある実施形態において、hは、1.5*d1と2.25*d1との間の値を有してもよい。
ある実施形態において、トランスデューサは、少なくとも2つの同心状に配置されるセグメントの最も外側のセグメントが、周方向にさらなるセグメントに分割され、各さらなるセグメントは、最も外側の同心セグメントの最大径(Ro)、最も内側の同心セグメントの最大径(Ri)、及びカバレッジエリアの中心から最も外側のセグメントの最大径まで延びる2つの径方向線であって、最も外側のセグメントの最大径と径方向線との交点間で形成されるコード(chord)がd1より小さい長さを有する角度離間する、2つの径方向線とによって境界付けられるように構成されてもよい。
ある実施形態において、周方向セグメントの各々は、それぞれの隣の周方向セグメントとオーバーラップするが、どの内側の同心セグメントともオーバーラップしなくてもよい。
ある実施形態において、周方向セグメントの各々は、トランスデューサの表面に垂直な壁によって隣の周方向セグメントから分離されてもよい。
ある実施形態において、壁は、反射性材料を含んでもよい。
本明細書で開示される別の態様によれば、光ワイヤレス通信ネットワークで使用するためのインフラストラクチャノードであって、ネットワークは、第1の面においてグリッド構造の交点に配置され、ネットワークのアクセスポイントを提供するように構成される複数のインフラストラクチャノードと、第2の面においてクライアントデバイスとを含み、グリッド構造は、d1に等しいx軸寸法、d2に等しいy軸寸法、及びd3に等しい対角寸法を各々が有する四辺形を含み、d2はd1以上である、インフラストラクチャノードが提供される。インフラストラクチャノードは、下向きの光ワイヤレストランスデューサ(downward facing optical wireless transducer)を含み、トランスデューサは、少なくとも2つの同心セグメントを有するカバレッジエリアを有するように構成され、少なくとも2つの同心状に配置されるセグメントの最も外側のセグメントは、クライアントデバイスが、第1の面と平行であり、ある距離にある第2の面に位置付けられる場合、当該セグメントのカバレッジエリアが、前記第2の面において0.5*d3より大きい最大径(Ro)を有するように寸法付けられる。
ある実施形態において、前記距離(h)は、d1と1.5*d1との間の値を有してもよい。ある実施形態において、前記距離(h)は、1.5*d1と2.25*d1との間の値を有してもよい。
本明細書の上記又は他で述べられる任意の態様において、クライアントデバイスのトランスデューサは、レシーバを含んでもよく、この場合、光ワイヤレス信号は、ネットワークからクライアントデバイスへのダウンリンク信号を含んでもよい。代替的又は追加的に、クライアントデバイスのトランスデューサは、トランスミッタを含んでもよく、この場合、光ワイヤレス信号は、クライアントデバイスからネットワークへのアップリンク信号を含んでもよい。
本開示の理解を支援するために、及び、どのようにして実施形態が実施され得るかを示すために、例として、添付の図面が参照される。
図1は、LiFiクライアントデバイス及び複数のLiFiアクセスポイントを有するLiFiインフラストラクチャを含むLiFiシステムを有する環境を示す。
図2は、2つのアクセスポイント及びクライアントデバイスが各々カバレッジエリアを有する、LiFiクライアントデバイス及び複数のLiFiアクセスポイントを有するLiFiインフラストラクチャを含むLiFiシステムを有する環境を示す。
図3は、図1及び図2のインフラストラクチャの個々のアクセスポイントのカバレッジエリア、及びこれらがより広いエリアをカバーするようにどう配置されることができるかを示す平面図を示す。
図4Aは、LiFiクライアントデバイスが、複数の光ダウンリンクのオーバーラップしたカバレッジエリアにあり、これらのLiFiアクセスポイントが同時に送信する場合に干渉を受ける、ダウンリンク干渉の一例を示す。
図4Bは、LiFiクライアントデバイスがLiFiアクセスポイントに信号を送信する際に、別のLiFiクライアントデバイスが同じLiFiアクセスポイントに送信していることにより、LiFiアクセスポイントにおけるアップリンク干渉が生じる、アップリンク干渉の一例を示す。
図5は、光ワイヤレス通信システムの概略図を示す。
図6は、LiFiセンサが、センサのカバレッジエリアにおいて光学セグメントを形成するようにどう構成され得るかの3つの例を示す。
図7は、同心セグメントを有するLiFiデバイスセンサカバレッジエリア及びアクセスポイントインフラストラクチャを含むLiFiシステムの一例を示す。
図8は、図7に示される例示的なシステムの第1の面と第2の面との間の距離h、最大径Riを有するセグメントに対する対応する光カバレッジ角α、及び最大径Roを有するセグメントに対する対応するカバレッジ角βを示すLiFiシステムの側面図を示す。
図9は、同心セグメント及び周方向セグメントを有するLiFiデバイスセンサカバレッジエリア及びアクセスポイントインフラストラクチャを含むLiFiシステムの一例を示す。
図10Aは、それぞれのカバレッジエリアを有する2つのLiFiアクセスポイント、及び、第1のセグメント及び第2のセグメントと、第1のセグメントと第2のセグメントとの間の境界とを含むセンサカバレッジエリアを有するクライアントデバイスを含み、LiFiアクセスポイントカバレッジエリアが両方とも境界とオーバーラップする、例示的なLiFiシステムを示す。
図10Bは、境界に沿って分離壁を含む図10Aの例示的なLiFiシステムを示す。
図11は、6つの周方向(又はタイプB)セグメント及び2つの同心(又はタイプA)セグメントを含むLiFiデバイスセンサカバレッジエリア(最も外側の同心セグメントが、周方向セグメントを含む)を示す。
LiFiクライアントデバイスは、限られたカバレッジエリア(光ビーム)で変調光信号を送信することが有益である。これは、電力を節約し、S/N比を向上させ、より良好な通信リンクの分離を可能にし、干渉を減らす。
本発明者らは、各「セクタ」がLiFiクライアントデバイスの総カバレッジエリアの異なる部分をカバーする、(例えば、複数のLiFiトランシーバを有する)セクタ化されたLiFiクライアントデバイス(sectorized LiFi client device)を設計することによって、典型的なワイヤレス光通信システムに関して上述したような1つ以上の他の問題も解決する、LiFiクライアントデバイスが設計されることができることを認識した。例えば、これらは、以下のようであり得る。
カバレッジ - LiFiアクセスポイントは、第2の面で完全なカバレッジを提供し得る。しかしながら、当該第2の面にあるLiFiクライアントデバイスは、LiFiアクセスポイントを含む第1の面においてクライアントデバイスが小さすぎるカバレッジエリアを有する場合LiFiアクセスポイントへの通信リンクを確立できない可能性がある。
電力消費 - 大きなエリアをカバーするトランシーバを有するLiFiクライアントデバイスは、多くの電力を消費し、多くの熱を発生させる可能性がある。これは、バッテリ寿命を短くし過ぎる及び使用時に不快なほど熱くなることにより、ユーザにとって有用なデバイスにならない可能性がある。
ダウンリンク干渉 - 複数の光ダウンリンクのオーバーラップしたカバレッジエリアにあるLiFiクライアントデバイスは、これらのLiFiアクセスポイントが同時に送信する場合に干渉を受ける。例えば、図4Aを参照すると、第1のLiFiクライアントデバイス106aは第1のアクセスポイント104aと通信リンクを確立し、第2のLiFiクライアントデバイス106bは第2のアクセスポイント104bと通信リンクを確立している。第1のデバイスは第2のアクセスポイント104bのカバレッジエリアにもあるため、この第2のアクセスポイント104bは、第1のデバイス106aへの第1のアクセスポイント104aのダウンリンク通信と干渉する。本発明のある実施形態の目的は、デバイス106aにおけるこのダウンリンク干渉を緩和又は防止することである。
アップリンク干渉 - LiFiクライアントデバイスがLiFiアクセスポイントに信号を送信する際に、別のLiFiクライアントデバイスが同じLiFiアクセスポイントに送信していることにより、アップリンク干渉が生じる。例えば、図4Bを参照すると、第1のLiFiクライアントデバイス106aは第1のアクセスポイント104aと通信リンクを確立し、第2のLiFiクライアントデバイス106bは第2のアクセスポイント104bと通信リンクを確立している。第2のアクセスポイント104bは第1のデバイス106aのカバレッジエリアにもあるため、第1のデバイス106aは、第2のアクセスポイント104bへの第2のデバイス106bのアップリンク通信と干渉する。本発明のある実施形態の目的は、第2のアクセスポイント104bにおけるこのアップリンク干渉を緩和又は防止することである。
ハンドオーバ - あるLiFiアクセスポイントのカバレッジエリアから隣のLiFiアクセスポイントに移動するLiFiクライアントデバイスは、該LiFiクライアントデバイスが接続を有さない期間を経験する可能性がある。例えば、これは、既存のLiFiアクセスポイントとのリンクが切断される前に、新しいLiFiアクセスポイントへのリンクを準備及び確立するのに十分な時間が利用できない場合に生じ得る。
LiFiクライアントデバイスは、第2の面の面内で移動し、それゆえ、LiFiアクセスポイントのカバレッジエリア内の自身の位置を変えるとともに、第1の面における自身のカバレッジエリアの位置を変える可能性がある。また、LiFiクライアントデバイスは、第2の面に対して異なる垂直位置を有する可能性がある。
図5は、光ワイヤレス通信システム500の概略図を示している。システムは、第1の面に位置する1つ以上のアクセスポイント502a、502bを含む。各アクセスポイントは、データを送信するために光ビームを発することにより第2の面においてそれぞれのカバレッジエリア504、508を提供する。また、システムは、第2の面にLiFiクライアントデバイス510を含む。LiFiクライアントデバイス510は、第1の面においてカバレッジエリア514を提供するように構成されるセンサ513を含む。アクセスポイント502a、502bは、1つ以上のインフラストラクチャモデム(図示せず)に接続されてもよい。また、各アクセスポイント502a、502bは、ネットワーク512に接続されてもよい。
LiFiモデム(図示せず)は、インフラストラクチャの単一のLiFiアクセスポイントに、又はインフラストラクチャの複数のLiFiアクセスポイントに接続される(例えば、1つ以上のアクセスポイントトランシーバが1つ以上のLiFiモデムに接続される)ことができる。斯くして、一部の実施形態では、単一のLiFiアクセスポイントは、複数のLiFiモデムに接続されてもよい。モデムは、通信リンクを確立するための複数のトランシーバ信号を1つのコヒーレント信号として扱ってもよく、又はこれらを(少なくとも部分的に)別々のインコヒーレント信号として扱ってもよい。それゆえ、モデムは、接続されているすべてのアクセスポイントから同じデータ信号を送信してもよく、又は接続されている異なるアクセスポイントの異なる信号を介して同じデータの一部を送信してもよい。それゆえ、単一のモデムは、複数のアクセスポイントに接続される唯一のモデムであってもよく、又は、単一のモデムは、複数のアクセスポイントに接続されてもよく、複数のアクセスポイントの各々は、複数の他のモデムに接続されてもよい。
LiFiレシーバデバイス510は、光ワイヤレス伝送方法によって送信されるデータを受信することが可能な上述したデバイスのいずれかであることができる。例えば、ラップトップ、タブレット、スマートフォン等の電子デバイスであってもよい。適切な光センサ513を含む任意のLiFiデバイスは、本システム500を介してデータを受信することが可能であることを理解されたい。すなわち、任意の適切な光センサ513は、入射光ビームを処理のためのデータ信号に変換することができる。光センサ513は、専用のフォトセル(ポイントディテクタ)であってもよく、又はフォトセル(ピクセル)のアレイ及びアレイ上に像を形成するためのレンズを含んでもよい。光センサ513は、専用のフォトセル(ポイントディテクタ)であってもよく、又はスマートフォン、タブレット、若しくはラップトップ等のレシーバデバイス510にプラグインするドングルに含まれるフォトセルのアレイであってもよい。これは、LiFiレシーバデバイス510が、光ビームを介してデータを受信することを可能にする。また、レシーバ510は、データを送信するために光ビームを発することによりデータを送信してもよい。
コントローラ516は、少なくとも2つのアクセスポイント502a、及び502bに動作可能に結合され、1つ以上のアクセスポイント及び1つ以上のモデムに制御データを提供するように構成されてもよい。コントローラ516は、複数のモデムに(別々のラインを介して又は例えばEthernet(登録商標)スイッチを介して)接続されてもよく、モデムは、複数のトランシーバ/光フロントエンド(optical frontend)に接続されてもよい。これは、コントローラがモデムを直接制御してもよく、モデムを介してトランシーバを制御してもよいことを意味する。
センサ513は、図5に示されるようにシステム500において上方に向けられている。図5に図示されるシステム500では、光ワイヤレス信号は、天井に位置付けられるアクセスポイント502a及び502bによって送信される。それゆえ、トランスミッタは、下方に向く方向(downward facing direction)に位置付けられ、これにより、センサは、上方に向く方向(upward facing direction)に位置付けられることが要求される。すなわち、センサは、上方向から、例えば、重力方向に該センサに当たる、又は入射する光を検出する。それゆえ、センサは、上方に向く(upward facing)と述べられる。ある実施形態において、用語「上方に(upward)」は、単に、光源、例えば、インフラストラクチャトランスミッタ又はアクセスポイント(すなわち、ネットワークのノード)の方を意味してもよく、方向が何であっても、光伝送が向かってき得る、当該方向の方を意味してもよい。例えば、用語「向く(facing)」は、関連するアイテム(例えば、光の検出に使用されるセンサのエリア)が、アクセスポイントから発せられる送信光を最適に検出するように(複数の)アクセスポイントの方を指している(pointing)ことを意味するために使用される。
図5は、複数のアクセスポイント502a、502bを含むワイヤレス光データ伝送システム500の一例を示している。各アクセスポイントは、コントローラ516に接続されている。コントローラ516への各アクセスポイントの接続は、アクセスポイントを互いに接続することにより、例えば、それぞれの接続によって連鎖される(chained together)若しくは直列に接続されることにより(この場合、アクセスポイントのうちの1つだけが、コントローラ516に直接接続される)、又は図5に示されるように、個々の別々の接続を介してコントローラ516に各アクセスポイントを接続することにより、又はこれら2つの任意の組み合わせにより実現されてもよい。ある実施形態では、コントローラ516は分散され、システム500のアクセスポイント502a、502bの各々内に部分的に位置してもよい。
LiFiデバイスは、データを送信及び受信するための単一のLiFiデバイスモデム(図示せず)を有してもよい。また、LiFiデバイスは、マルチプレクサを介してLiFiクライアントデバイスモデムに接続される、1つ以上のLiFiクライアントデバイストランスミッタ及び1つ以上のLiFiクライアントデバイスレシーバ(例えば、センサ)を有してもよい。レシーバ(例えば、センサ)及びトランスミッタは、クライアントデバイスのトランシーバの一部を形成する。
LiFiデバイスセンサのカバレッジエリアの形状を論じる目的のために、センサカバレッジエリア形状は、これを提供するセンサデバイスによってミラーリングされると仮定する。しかしながら、カバレッジエリアの形状は、LiFiクライアントデバイスセンサに属するカバレッジエリアの所望の1つ以上のセグメントを提供するためにLiFiデバイスの1つ以上のセンサ又はサブセンサの任意の構成によって提供されてもよいが、これら自体は異なる形状又は配置であってもよいことを理解されたい。セグメントは、(例えば、中心及び中心の周りの)複数のフォトダイオードと、単一の光学レンズとで構成されてもよい。セグメントは、1つが最も内側のセグメントに対し、1つが最も外側のセグメントに対する、異なるレンズを各々が有する、(例えば、特定の空間的関係を有さない)少なくとも2つのフォトダイオードで構成されてもよい。セグメントは、これらの方法の組み合わせを用いて作られてもよい。例えば、中心及び中心の周りに配置される複数のフォトダイオードを使用するが、1つが最も内側のセグメントに対し、1つが最も外側のセグメントに対する、異なるレンズを各々が有してもよい。センサ又はサブセンサは、物理的に分離されてもよいが、それらの間(例えば、異なるカバレッジエリアセグメントのうちの1つ以上を提供するセンサ又はサブセンサの間)にギャップを有さなくてもよく、又は非常に小さいギャップを有してもよい。光学レンズは、サブセンサのカバレッジエリアの各セグメントを特定の位置に向けてもよい。ある実施形態では、最も外側の同心セグメントのカバレッジエリアは、当該カバレッジエリア内に、オーバーラップする隣り合う周方向セグメントを有してもよい。
図6は、1つ以上のLiFiセンサが、センサのカバレッジエリアにおいて光学セグメント(optical segment)を形成するようにどう構成され得るかの3つの例を示している。例えば、各セグメントは、第1の面における1つ以上のLiFiデバイスセンサの総カバレッジエリアよりも小さい、第1の面における自身のカバレッジエリアを有してもよい。この構成は、LiFiクライアントデバイスが複数のLiFiアクセスポイントのオーバーラップしたカバレッジエリアに存在する場合に複数のLiFiアクセスポイントのダウンリンク通信の干渉を軽減するために使用されることができる。
複数のLiFiアクセスポイントのダウンリンク通信の干渉を防止する、又は少なくとも軽減するために、セグメントは、少なくとも1つのセグメント又は複数のセグメントの組み合わせが、単一のLiFiアクセスポイントのみが現れる(occur)第1の平面エリアでのカバレッジエリアを有するものとして選択されることができるように構成されることができる。例えば、図5に戻ると、センサ513は、アクセスポイント502a及び502bの両方が現れるカバレッジエリアを有することが分かる。斯くして、カバレッジエリアをセグメント化することによって、異なるアクセスポイントからの異なるLiFiダウンリンク信号が、センサカバレッジエリアの異なるセグメントを提供することを担うセンサによって受信されることができる。
同様に、1つ以上のLiFiクライアントデバイストランスミッタが、複数のLiFiクライアントデバイスのオーバーラップしたエリアにLiFiアクセスポイントが存在する場合に複数のLiFiクライアントデバイスのアップリンク通信の干渉を軽減するために、各々が第1の面における小さなカバレッジエリアを有する、光学セグメントに構成されてもよい。これはまた、各アップリンク信号がより小さいカバレッジエリアをカバーするためにより少ない電力しか必要としないので、アップリンクのための電力が低減されることを可能にする。複数のLiFiデバイスのアップリンク通信の干渉を解決する、又は少なくとも軽減するために、セグメントは、これらのうちの少なくとも1つが、単一のLiFiアクセスポイントのみが現れる第1の面におけるカバレッジエリアを有するものとして選択されることができるように寸法付け及び構成されることができる。
第1の面におけるLiFiクライアントデバイスの総カバレッジエリアは、図2~3、5~7、9、10A及び11において円で表されている。しかしながら、これはカバレッジエリア形状の一例に過ぎず、任意の他の適切な多角形(polygon)の形状であってもよい。
図6において、センサのカバレッジエリアのセグメントの例示的な構成は以下の通りである。
同心セグメントの例示のタイプ「A」構成、例えば、中央セグメント及び1つ以上のリングセグメント。すなわち、各セグメントの境界は、内側及び外側の同心円又は多角形によって決定される。
角度セグメント又はパイセグメントの例示のタイプ「B」構成。すなわち、各セグメントの境界は、中心と外側の円又は多角形によって決定され、追加の径方向線が、それらの間に特定の角度を有する。
A+Bタイプ構成を形成する角度セグメント及び同心セグメントのタイプA及びタイプB構成の例示の組み合わせ。すなわち、同心セグメントが、同心円又は多角形境界間に形成され、同心セグメントの1つ以上がさらに、径方向線又は径方向線の一部によって周方向セグメントに分割される。例えば、図6の右端に示されるA+Bと表記される構成。
ある実施形態では、セグメントは、いくらかのオーバーラップを有してもよい。オーバーラップは、あるセグメントから別の隣のセグメントへのクライアントデバイスとインフラストラクチャトランシーバ(ネットワークノード)とのデータ交換のハンドオーバ等の処理を支援し得る。ハンドオーバは、クライアントデバイスのセグメント間、又はインフラストラクチャトランシーバ(又はセンサ)の同様のセグメント間であってもよい。
代替的又は追加的に、セグメントはアンダーラップ(underlap)を有してもよい。すなわち、あるセグメントとセグメントの間にギャップがあってもよい。セグメント間のギャップは、アクティブなセグメント間において非アクティブである別のセグメントによって提供されてもよい。非アクティブなセグメントは、隣り合うアクティブなセグメントとオーバーラップしてもよいが、アクティブなセグメントは、オーバーラップしなくてもよい。あるセグメントとセグメントの間にギャップある一方、他のセグメントとセグメントの間にオーバーラップがあってもよい。
上述した構成の特定の組み合わせは、隣り合うセグメントがセグメントクラスタを作るように使用され得るようなマルチセグメントカバレッジエリアセンサ(multi-segment coverage area sensor)で使用されてもよい。すなわち、複数のセグメントが、例えば、これらをオーバーラップさせる又は既にオーバーラップしているセグメントをアクティブにすることによって、纏められる(combined together)一方、例えば、あるセグメント又はセグメントクラスタ間のギャップの設計、又は特定の中間セグメントの非アクティブ化によって、セグメントの異なるクラスタ間にギャップが残されてもよい。これらのタイプの構成は、例えば、クライアントデバイスにおいて、アクセスポイントからクライアントデバイスに向かう伝送の可視部分のみを検出するためにより少ないセグメントを使用することによって、最小限の干渉及びエネルギの最適利用を提供するようにセグメントの様々な組み合わせを成すために使用されることができる。
図7は、アクセスポイントインフラストラクチャ502及びLiFiデバイス513を含むLiFiシステム500を示している。インフラストラクチャは、LiFiインフラストラクチャトランシーバ502a、502b、及び502cを含む。アクセスポイント502は、矩形のグリッド702の頂点にあり、グリッド702の各矩形は、辺寸法d1及びd2、並びに対角寸法d3を有する。各矩形の短辺は、寸法d1を有し、長辺は、寸法d2を有する。ある実施形態では、d2は、d1より大きい、又はd1と等しい。図7は、矩形配列内に9つのアクセスポイント502を含む例示的なインフラストラクチャを示している。アクセスポイント502は、任意の規則的なパターンで配置されることができることを理解されたい。同様に、複数のアクセスポイントは、例えば、正方形、円、六角形、五角形、八角形、三角形等、任意のタイプの多角形の頂点を形成することができる。規則的なパターンは、図7に例示されるように、より大きなエリアをカバーするために、1つ以上のタイプの多角形を一緒にテッセレーションして(tessellated together)形成されてもよい。
グリッド702の右上象限において縞のある円で表されるLiFiデバイス513は、総センサカバレッジエリア514を有する。カバレッジエリア514の最も外側の境界は、径Roを有する円704によって示されている。また、図7の例示的なカバレッジエリア514は、径Riを有する内側の同心円706を含む。最も外側の円704及び最も内側の円706は、共に、カバレッジエリア514の最も外側のAタイプ同心セグメント708の境界を画定する。LiFiデバイス513と内側の円706との間のエリアは、カバレッジエリア514の最も内側のタイプA同心セグメント710の境界を画定する。最も外側のタイプAセグメント708及び最も内側のタイプAセグメント710は、2つの同心セグメントとして配置される。
カバレッジエリア514は、それらの間の境界を形成する複数の同心円を有する2つ以上の同心セグメントを含んでもよいことが理解されるべきである。「最も外側(outermost)」及び「最も内側(innermost)」という用語は、それぞれ、最大のRo及び最小のRiの径を有する同心セグメントに関連する。
最も外側のタイプA同心セグメント708はさらに、タイプBセグメント又は周方向セグメントに分割されてもよい。一つの斯かる周方向セグメント712が図7に示されている。周方向セグメント712の境界は、クライアントデバイス513から最も外側の円704まで径方向外側に延びる2本の線714a、174bを含み、径方向線間の角度はφである。最も外側のセグメント708だけでなく、任意のタイプA同心セグメントが複数の周方向セグメントに分割されてもよいことが理解されるべきである。
図7の例示的な周方向セグメント712では、最小径Riを有する円706が、セグメント712の内側境界を形成している。しかしながら、内側境界は、最も内側の同心セグメント以外の同心セグメントの外側境界又は円によって形成されてもよいこと、すなわち、カバレッジエリア514は3つ以上の同心セグメントを含んでもよいことを理解されたい。
上記のように、センサのカバレッジエリアをセグメントに分割することにより、インフラストラクチャトランシーバのうちの1つによって送信されるLiFiデータのみが、どの時点においてもLiFiセンサのカバレッジエリアの任意の1つのセグメント内で受信されるように寸法付けられるセンサエリアを作成することが可能である。斯くして、複数のトランシーバから受信されるデータ間の干渉は、完全に排除されないまでも、緩和される。干渉を緩和するための1つ以上の関連する基準を満たすためにシステムにおいて代替又は追加の制約を定義することも可能である。これらは、以下で順に論じられる。
クライアントデバイス513のセンサのカバレッジエリアの寸法に関する規定は、LiFiインフラストラクチャの寸法に大きく依存する。しかしながら、インフラストラクチャのある典型的な寸法を仮定することによってこれらの寸法の絶対値を決定することが可能である。これは、本明細書において以下に例示される。
カバレッジエリア及びそのセグメント(同心及び周方向)の寸法は、例えば、アクセスポイント間の距離(d1、d2)、及びクライアントデバイスからアクセスポイントまでの距離(h)に依存する。以下は、センサ面からカバレッジエリアの面への法線と、センサとカバレッジエリアの最大径(例えば、最も外側の同心円セグメントの縁)を結ぶ線との間のセンサにおいて形成される角度βに関する数値制約の例が、それらを派生させるインフラストラクチャ寸法と共に示される。実際には、これらの制約は、クライアントデバイス上のセンサ又はアクセスポイント上のセンサにも同様に当てはまる。
h=1.8m、d1=1.8m、d2=2.7mの場合、βは、42°より大きくあるべきである。
h=2.7m、d1=1.8m、d2=2.7mの場合、βは、31°より大きくあるべきである。
h=2m、d1=1.8m、d2=2.4mの場合、βは、37°より大きくあるべきである。
h=1.8m、d1=1.2m、d2=1.8mの場合、βは、31°より大きくあるべきである。
h=2.7m、d1=1.2m、d2=1.8mの場合、βは、22°より大きくあるべきである。
h=2m、d1=1.8m、d2=1.6mのとき、βは、26.6°より大きくあるべきである。
図8は、第1の面802と第2の面804との間の距離h、最大径Riを有するセグメントに対する対応する光カバレッジ角α、及び最大径Roを有するセグメントに対する対応するカバレッジ角βを示すシステム500の側面図を示している。
本発明の実施形態を説明するために用いられる以下の例では、LiFiインフラストラクチャについて、各LiFiモデムが1つのLiFiアクセスポイント(トランシーバ)に接続され、各LiFiアクセスポイントが1つのLiFiモデムに接続されると仮定されている。また、LiFiアクセスポイントは、第1の面における矩形グリッドの頂点に配置され、
・ 矩形の辺の比は、d1≦d2≦1.5*d1であり、
・ デバイスから第1の平面エリアまでの距離は、d1≦h≦1.5*d1に従う。
・ 矩形の辺の比は、d1≦d2≦1.5*d1であり、
・ デバイスから第1の平面エリアまでの距離は、d1≦h≦1.5*d1に従う。
これらの関係の数値例は、例えば、d1=1.8mの場合、
・ 1.8m≦d2≦2.7m
・ 1.8m≦h≦2.7m
である。
・ 1.8m≦d2≦2.7m
・ 1.8m≦h≦2.7m
である。
図7及び8から、LiFiクライアントデバイスのセンサのカバレッジエリアを特定のやり方、例えば、特定の制限で寸法付けることにより、検出されるLiFiアクセスポイントの数が、干渉を緩和又は防止するように制御されることができることが分かる。
以下の制約の少なくとも1つが適用されることができ、各制約は、以下のように特定のやり方でシステムの不具合を防止することを支援する。
第1に、ある実施形態では、LiFiセンサのカバレッジエリアは、少なくとも1つのLiFiアクセスポイントを常にカバーすることが望ましい。すなわち、クライアントデバイスがシステム500内のどこに位置付けられても、カバレッジエリアは、LiFiデータを提供するために少なくとも1つのアクセスポイントと重なることになる。図7の例示的なシステムインフラストラクチャにおいて、LiFiクライアントデバイスは、グリッド702の矩形のいずれか1つの中心にある場合、すべてのLiFiアクセスポイントから最も遠いことが分かる。斯くして、LiFiデバイスカバレッジエリア、及びグリッド702の上記定義された寸法を使用して、カバレッジエリアは、この特定の要件を満たすために矩形の対角寸法d3よりも大きい径を有するべきである。従って、カバレッジエリアの径は、少なくとも0.5*d3より大きいべきである。これは、カバレッジエリアの最大寸法、すなわち、最も外側のセグメント708と相関されることができる。それゆえ、(0.5*d3より大きくあるべき場合)最も外側のセグメントの径Roは、この特定の要件を満たす。
(図7及び8に示され、βの最大必要値に対応する)典型的な例のインフラストラクチャにおけるhの範囲の下限でこの意味を考えた場合、デバイスは(アクセスポイントを含む)第1の面に対して最小距離にあり、h=d1であると仮定することができる。この場合、図8のジオメトリにしたがって、
β=arctan(Ro/h)、又は>arctan(0.5*d3/d1)
となる。
d32=d22+d12を知り、
・ d2=d1(正方形グリッド)の場合、 β>35.3°
・ d2=1.5*d1(長方形グリッド)の場合、 β>42.0°
である。
β=arctan(Ro/h)、又は>arctan(0.5*d3/d1)
となる。
d32=d22+d12を知り、
・ d2=d1(正方形グリッド)の場合、 β>35.3°
・ d2=1.5*d1(長方形グリッド)の場合、 β>42.0°
である。
第2に、ある実施形態では、LiFiセンサのカバレッジエリアは、どの時点においても多くても直接ネイバー(direct neighbor)であるLiFiアクセスポイントしかカバーしないことが望ましい。すなわち、クライアントデバイスがシステム500内のどこに位置付けられても、カバレッジエリアは、LiFiデータを提供する任意の一次元(例えば、水平又は垂直)において3つ以上のアクセスポイントと重なるべきではない。このようにして、直接ネイバーであるアクセスポイントからのLiFiデータのみが検出され、複数の離れたアクセスポイントからのデータは検出されないことが保証される。図7の例示のシステムインフラストラクチャにおいて、例示のグリッドの矩形の最小寸法はd1であることが分かる。それゆえ、LiFiクライアントデバイスは、第1のLiFiアクセスポイントに位置付けられる場合、このd1寸法方向に沿う第2のLiFiアクセスポイントに最も近い。それゆえ、少なくともこの方向において3つ以上のアクセスポイントが検出されるのを防ぐために、LiFiデバイスカバレッジエリア、及びグリッド702の上記定義された寸法を使用して、カバレッジエリアは、この特定の要件を満たすために矩形の短辺寸法d1より小さい径を有するべきである。これは、総カバレッジエリアの寸法、すなわち、最も外側のセグメント708と相関されることができる。従って、最も外側のセグメント708の径Roは、d1よりも小さいべきである。
(図7及び8に示され、Roの最大値に対応する)典型的な例のインフラストラクチャにおけるhの範囲の上限でこの意味を考えた場合、デバイスは(アクセスポイントを含む)第1の面に対して最大距離にあり、h=1.5*d1であると仮定することができる。この場合、図8のジオメトリにしたがって、
β=arctan(Ro/h)、又は<arctan(d1/(1.5*d1))
となる。
この場合、β<33.7°となる。
β=arctan(Ro/h)、又は<arctan(d1/(1.5*d1))
となる。
この場合、β<33.7°となる。
第3に、ある実施形態では、LiFiデバイスの最も内側のセグメント710のカバレッジエリアが、1つのアクセスポイントに中心付けられる場合、当該アクセスポイントの周りの小さなエリアで移動しても、めったに切断及び再接続しないように十分に当該LiFiアクセスポイントをカバーすることが望ましい。この理由は、最も内側の同心セグメントが、切断する又は別のアクセスポイントにハンドオーバしようとする前にアクセスポイントと中心にアラインされていることから少量のずれを動くだけでよい場合、LiFiクライアントデバイスは、現実的な使用例において非常に信頼できる接続を経験しない可能性があるためである。斯くして、LiFiクライアントデバイスがシステム500のLiFiアクセスポイントに直接、又は直下、又は平行に位置付けられる場合、最も内側の同心セグメントのカバレッジエリアは、LiFiアクセスポイントをカバーしなくなる前にその中にいくらかの空間を有するべきである。空間の量、及びそれに対応して決定される最も内側の同心セグメントの最小径Riは、LiFiクライアントデバイスの予想されるローカル移動量、又はグリッドに対するデバイスの比較サイズ(comparative size)に基づいて選択されることができる。例えば、モバイルフォンは、机の表面で動き回る可能性がある。それゆえ、アクセスポイントに最適に位置付けられる場合に1~2メートルの範囲内の動きは、切断をトリガすべきではない。
図7の例示のシステムインフラストラクチャにおいて、LiFiクライアントデバイスが中央LiFiアクセスポイントに位置付けられる場合、最も内側の同心セグメントの径は、切断又はハンドオーバが起こる前にLiFiクライアントデバイスが移動できるLiFiアクセスポイントの周りのエリアを提供するために0.3*d1より大きく選択されてもよい。斯くして、LiFiデバイスカバレッジエリア、及びグリッド702の上記定義された寸法を使用して、最も内側のセグメントカバレッジエリアは、0.3*d1より大きい径Riを有するべきである。すなわち、径Riを有する円によって決定されるAタイプの同心セグメントのカバレッジエリアは、矩形の最短辺の30%より大きい、すなわち、Ri>0.3*d1とすべきである。
(図7及び8に示され、Riの最小値に対応する)典型的な例のインフラストラクチャにおけるhの範囲の下限でこの意味を考えた場合、デバイスは(アクセスポイントを含む)第1の面に対して最小距離にあり、h=d1であると仮定することができる。この場合、図8のジオメトリにしたがって、
α=arctan(Ri/h)、又はRiを値より大きく制限する場合、>arctan(0.3*d1/d1)
となる。
この場合、α>16.7°となる。
α=arctan(Ri/h)、又はRiを値より大きく制限する場合、>arctan(0.3*d1/d1)
となる。
この場合、α>16.7°となる。
30%の選択は、上述した要因に応じた選択である。d1の選択される割合は、例えば、システム構成、インフラストラクチャ構成、及び使用されるLiFiクライアントデバイスのタイプに応じて、5%、10%、15%等である可能性も同様にあり得る。
第4に、ある実施形態では、LiFiセンサの最も内側のセグメント710のカバレッジエリアは、どの時点においても1つのLiFiアクセスポイントだけをカバーすることが望ましい。これは、データ転送のための主カバレッジエリアセグメントとして使用され得るこの中央セグメントにおける干渉を防止するためである。
さらに、最も内側のセグメントが別の第2のLiFiアクセスポイントに遭遇する前にいくらかのギャップを有することが望ましい。この理由は、最も内側の同心セグメントが、別のアクセスポイントに遭遇する前にアクセスポイントと中心にアラインされていることから少量のずれを動くだけでよい場合、LiFiクライアントデバイスは、この別のLiFiアクセスポイントへのハンドオーバのための先制処理(pre-emptive process)を開始しようとする、又はハンドオーバを実行する可能性があるためである。LiFiクライアントデバイスが、近隣のアクセスポイントに頻繁に移動し、その後カバレッジエリアから外れるように動き回り続ける場合、ハンドオーバ処理は、接続に混乱を来す可能性がある。例えば、ハンドオーバの実行に時間がかかる、ハンドオーバの途中で移動してネットワークから完全に切断される、これらの望ましくない処理を実行するために処理能力が不必要に占有されるといったことがある。斯くして、LiFiクライアントデバイスがシステム500のLiFiアクセスポイントに直接、又は直下、又は平行に位置付けられる場合、最も内側の同心セグメントのカバレッジエリアは、次に近いLiFiアクセスポイントをカバーする前にその周りにいくらかの空間を有するべきである。空間の量、及びそれに対応して決定される最も内側の同心セグメントの最大径Riは、LiFiクライアントデバイスの予想されるローカル移動量、又はグリッドに対するデバイスの比較サイズに基づいて選択されることができる。例えば、モバイルフォンは、机の表面で動き回る可能性がある。それゆえ、アクセスポイントに最適に位置付けられる場合に1~2メートルの範囲内の動きは、ハンドオーバをトリガすべきではない。
図7の例示のシステムインフラストラクチャにおいて、LiFiクライアントデバイスが2つのLiFiアクセスポイント間のグリッドのd1寸法上の中心に位置付けられる場合、最も内側の同心セグメントは、カバレッジエリアの最も内側のセグメントが一度に2つのLiFiアクセスポイントをカバーすることを防止するためにd1より小さい径を有するべきであることが分かる。斯くして、LiFiデバイスカバレッジエリア、及びグリッド702の上記定義された寸法を使用して、最も内側のセグメントカバレッジエリア710は、この特定の要件を満たすためにd1/2又は0.5*d1より小さい径Riを有するべきである。
(図7及び8に示され、Riの最大値に対応する)典型的な例のインフラストラクチャにおけるhの範囲の上限でこの意味を考えた場合、デバイスは(アクセスポイントを含む)第1の面に対して最大距離にあり、h=1.5*d1であると仮定することができる。この場合、図8のジオメトリにしたがって、
α=arctan(Ri/h)、又はRiを値より小さく制限する場合、<arctan(0.5*d1/1.5*d1)
となる。
この場合、α<18.4°となる。
α=arctan(Ri/h)、又はRiを値より小さく制限する場合、<arctan(0.5*d1/1.5*d1)
となる。
この場合、α<18.4°となる。
第5に、ある実施形態では、LiFiセンサのA+Bタイプ構成における周方向セグメントは、どの時点においても1つのLiFiアクセスポイントだけをカバーすることが望ましい。周方向セグメントを実施することによって、最も外側の同心セグメントは、直接ネイバーであるLiFiアクセスポイントのみをカバーするという上記の基準ではなく、一度に1つのLiFiアクセスポイントのみをカバーするようにより有利に寸法付けられることができる。すなわち、クライアントデバイスがシステム500内のどこに位置付けられても、周方向セグメントのカバレッジエリアは、LiFiデータを提供するために1つのアクセスポイントのみをカバーすることになる。
図7の例示的なシステムインフラストラクチャにおいて、LiFiクライアントデバイスは、グリッド702の矩形のいずれか1つの中心にある場合、すべてのLiFiアクセスポイントから最も遠いことが分かる。しかしながら、これは、最も外側の同心セグメントが複数のLiFiアクセスポイントをカバーする可能性が最も高い位置でもある。最も外側の同心セグメント(及び2つ以上の同心セグメントを有する実施形態では、他の同心セグメント)を、周方向セグメントに分割することによって、カバレッジエリアは、1つのLiFiアクセスポイントのみをカバーするように減らされることができる。斯くして、LiFiデバイスカバレッジエリア、及びグリッド702の上記定義された寸法を使用して、周方向セグメントの側部を定義する径方向線は、径0.5*d3<Ro<d1を有する外円、及び径0<Ri<d1/2を有する内円を結び、角度φによって離されるべきである。
(図7及び8に示され、φの最大値に対応する)典型的な例のインフラストラクチャにおけるhの範囲の上限でこの意味を考えた場合、デバイスは(アクセスポイントを含む)第1の面に対して最大距離にあり、h=1.5*d1であると仮定することができる。この場合、図8のジオメトリにしたがって、Ro=d1(最大値として)と仮定して、
φ=2*arcsin(0.5*d1/Ro)、又はφが値より小さい場合、<2*arcsin(0.5*d1/Ro)、
となる。
この場合、φ<60°となる。
φ=2*arcsin(0.5*d1/Ro)、又はφが値より小さい場合、<2*arcsin(0.5*d1/Ro)、
となる。
この場合、φ<60°となる。
第6に、ある実施形態では、「x」個の均等に分布した周方向セグメントを有することが望ましい可能性がある。これらの周方向セグメントは、隣り合う周方向セグメントと角度θにわたるオーバーラップを有してもよい。一般的な式は、
x≧(360/(φ-θ)、
となる。
x≧(360/(φ-θ)、
となる。
(図7及び8に示され、φの最大値に対応する)典型的な例のインフラストラクチャにおけるhの範囲の上限でこの意味を考えた場合、デバイスは(アクセスポイントを含む)第1の面に対して最大距離にあり、h=1.5*d1であると仮定することができる。この場合、図8のジオメトリにしたがって、Ro=d1(最大値として)と仮定して、
x≧(360/(60-θ)、
となり、最近傍の角度まで丸められると、
・ θ=0°の場合、 x≧6
・ 1°≦θ≦8°の場合、 x≧7
・ 9°≦θ≦16°の場合、 x≧8
等となる。
x≧(360/(60-θ)、
となり、最近傍の角度まで丸められると、
・ θ=0°の場合、 x≧6
・ 1°≦θ≦8°の場合、 x≧7
・ 9°≦θ≦16°の場合、 x≧8
等となる。
図9は、図7と同様の例示的なシステムである。しかしながら、LiFiデバイスのカバレッジエリア514は、3つのオーバーラップする周方向セグメント902a、902b、及び902cに分割された最も外側の同心セグメント708を有する。
タイプAの同心セグメントを複数のタイプBの周方向セグメントに分割することが、LiFiデバイスによって検出される場合に異なるLiFiアクセスポイントから受信されるLiFiデータ信号を1つのセグメントのみに隔離する(isolate)のに役立つことができるかが分かる。図9では、LiFiクライアントデバイスが上方及び左方に移動した場合、セグメント902aがLiFiアクセスポイント502b及びそのすぐ隣の502dをカバーする可能性が高いことが分かる。これは、後のセグメント構成の例に示されるように、周方向セグメントの数を単に増加することによって軽減されることができる。
典型的な環境についての数値又は範囲を与えて、上述の基準についての数値及び範囲が決定されてもよい。
例えば、典型的な部屋の天井高さが2.9m、典型的な机の高さが0.6m~0.9mの場合、1つ以上のLiFiアクセスポイント(502)の面と例えば机(斯くして、LiFiクライアントデバイス513)の面との間の距離hは、2.3m~2.0mであると推定されることができる。ある実施形態では、d1が1.8mに等しい場合、hの値は、以下に示されるように1.8m~2.7mであってもよい。斯くして、d1及びd2に関するシステムの寸法に対する上記の制約を使用して、d2の推定値も算出されることができる。以下は、システム500の様々な寸法及び角度の可能な数値の範囲を提供する。例えば、hが1.8m~2.7m、典型的には、大体2.0m~2.3mの場合。
寸法
・ d1<d2<1.5*d1 → 1.8m<d2<2.7m、典型的には、2.4m
・ d1<h<1.5*d1 → 1.8m<h<2.7m、典型的には、2.0m~2.3m
・ d1=1.8m
・ d1<d2<1.5*d1 → 1.8m<d2<2.7m、典型的には、2.4m
・ d1<h<1.5*d1 → 1.8m<h<2.7m、典型的には、2.0m~2.3m
・ d1=1.8m
カバレッジ
十分なカバレッジ有する必要なカバレッジエリアセグメントを作るために上述した基準を用いて、
・ 十分な大きさのRo>0.5*d3
→ h=1.0*d1(1.8m)、d2=1.5*d1(2.7m)において、β>42°
h=1.5*d1(2.7m)、d2=1.5*d1(2.7m)において、β>31°
それゆえ、典型的には、h=2.0m、d2=2.4mの場合、β>37°
・ 十分な大きさのRi>0.3*d1 → h=1.0*d1において、α>16.7°
十分なカバレッジ有する必要なカバレッジエリアセグメントを作るために上述した基準を用いて、
・ 十分な大きさのRo>0.5*d3
→ h=1.0*d1(1.8m)、d2=1.5*d1(2.7m)において、β>42°
h=1.5*d1(2.7m)、d2=1.5*d1(2.7m)において、β>31°
それゆえ、典型的には、h=2.0m、d2=2.4mの場合、β>37°
・ 十分な大きさのRi>0.3*d1 → h=1.0*d1において、α>16.7°
干渉なし
最小限の干渉を有するカバレッジエリアセグメントを作るために上述した基準を用いて、
・ 大きすぎないRo<d1
→ h=1.5*d1(2.7m)において、β<33.7°
h=1.0*d1(1.8m)において、β<45°
それゆえ、典型的には、h=2.3mにおいて、β<38°
・ 大きすぎないφ
→ Ro=d1において、φ<60°-オーバーラップ
Ro=1.5*0.5*d3において、φ<43.4°-オーバーラップ
これは、h=1.8mにおいてβ=42°(Ro=0.5*d3)の場合を満たし、最大距離h=2.7m(=1.5*1.8m)→Ro=1.5*0.5*d3で適用して導出される。
・ 大きすぎないRi<0.5*d1
→ h=1.5*d1において、α<18.4°
最小限の干渉を有するカバレッジエリアセグメントを作るために上述した基準を用いて、
・ 大きすぎないRo<d1
→ h=1.5*d1(2.7m)において、β<33.7°
h=1.0*d1(1.8m)において、β<45°
それゆえ、典型的には、h=2.3mにおいて、β<38°
・ 大きすぎないφ
→ Ro=d1において、φ<60°-オーバーラップ
Ro=1.5*0.5*d3において、φ<43.4°-オーバーラップ
これは、h=1.8mにおいてβ=42°(Ro=0.5*d3)の場合を満たし、最大距離h=2.7m(=1.5*1.8m)→Ro=1.5*0.5*d3で適用して導出される。
・ 大きすぎないRi<0.5*d1
→ h=1.5*d1において、α<18.4°
斯くして、内側の同心セグメントの境界を定義する角度は、α以下であるべきである。また、αは、最も外側の同心セグメントの内側境界を定義してもよい。
以下に計算される別の例示的な実施形態では、寸法d1は、1.2mに等しく、d2は、1.2~1.8mの範囲であってもよい。これは、2.4mの間隔を置いた2つのLiFiアクセスポイントの間に余分なLiFiアクセスポイントが位置付けられるいくつかのケースに関連し得る。典型的な天井の高さは、約2.9mであると仮定される。
より小さなd1(1.8mではなく1.2m)の利点は、クライアントデバイスのセンサのカバレッジエリアがより小さくできることである。カバレッジエリアが小さいと、クライアントデバイスは、送信により少ない電力しか必要なく、又はより高いビットレートを達成することができる。また、クライアントデバイス自体が小さくされることができ、又はセンサが小さなデバイスにフィットするように十分に小さくされることができる。これは、アクセスポイント又はその他のインフラストラクチャコンポーネントのセンサにも当てはまり得る。
寸法
・ d1<d2<1.5*d1 → 1.2m<d2<1.8m
・ 1.5*d1<h<2.25*d1 → 1.8m<h<2.7m、典型的には、2.0~2.3m
・ d1=1.2m
hの範囲を求めるためのd1の乗算は、典型的な天井高を同じにすることによって見出される。
・ d1<d2<1.5*d1 → 1.2m<d2<1.8m
・ 1.5*d1<h<2.25*d1 → 1.8m<h<2.7m、典型的には、2.0~2.3m
・ d1=1.2m
hの範囲を求めるためのd1の乗算は、典型的な天井高を同じにすることによって見出される。
カバレッジ
・ 十分な大きさのRo>0.5*d3
→ h=1.5*d1、d2=1.5*d1において、β>31°
h=2.25*d1、d2=1.5*d1において、β>22°
それゆえ、典型的には、h=2.0m、d2=2.4mにおいて、β>26.6°
・ 十分な大きさのRi>0.3*d1
→ h=1.5*d1において、α>11.3°
・ 十分な大きさのRo>0.5*d3
→ h=1.5*d1、d2=1.5*d1において、β>31°
h=2.25*d1、d2=1.5*d1において、β>22°
それゆえ、典型的には、h=2.0m、d2=2.4mにおいて、β>26.6°
・ 十分な大きさのRi>0.3*d1
→ h=1.5*d1において、α>11.3°
干渉なし
最小限の干渉を有するカバレッジエリアセグメントを作るために上述した基準を用いて、
・ 大きすぎないRo<d1
→ h=2.25*d1において、β<24°
h=1.5*d1において、β<33.7°
それゆえ、典型的には、h=2.3mにおいて、β<27.6°
・ 大きすぎないφ
→ Ro=d1において、φ<60°-オーバーラップ
Ro=1.5*0.5*d3において、φ<43.4°-オーバーラップ
これは、h=1.8mにおいてβ=42°(Ro=0.5*d3)の場合を満たし、最大距離h=2.7m(=1.5*1.8m)→Ro=1.5*0.5*d3で適用して導出される。
・ 大きすぎないRi<0.5*d1
→ h=2.25*d1において、α<12.5°
最小限の干渉を有するカバレッジエリアセグメントを作るために上述した基準を用いて、
・ 大きすぎないRo<d1
→ h=2.25*d1において、β<24°
h=1.5*d1において、β<33.7°
それゆえ、典型的には、h=2.3mにおいて、β<27.6°
・ 大きすぎないφ
→ Ro=d1において、φ<60°-オーバーラップ
Ro=1.5*0.5*d3において、φ<43.4°-オーバーラップ
これは、h=1.8mにおいてβ=42°(Ro=0.5*d3)の場合を満たし、最大距離h=2.7m(=1.5*1.8m)→Ro=1.5*0.5*d3で適用して導出される。
・ 大きすぎないRi<0.5*d1
→ h=2.25*d1において、α<12.5°
斯くして、内側の同心セグメントの境界を定義する角度は、α以下であるべきである。また、αは、最も外側の同心セグメントの内側境界を定義してもよい。
すなわち、一般的にd1=1.8m、1.8m<d2<2.7mの矩形グリッドを有するインフラストラクチャの場合。
典型的な値は、システム500が、
・ 第1及び第2の要件の典型的な値を取ることによりβの範囲を定義することを可能にする、
・ 第2の要件が満たされることができない場合、第3の要件をハードにすることを可能にする。例えば、Ro<d1であるが、LiFiデバイスがLiFiアクセスポイントに中心付けられる、すなわち、最も外側の同心セグメント内にLiFiアクセスポイントが入らない場合。
・ 外側リングの内径を定義することを可能にする。例えば、Riは、ある実施形態では、最も外側の同心セグメントの最も内側の境界と考えられてもよい。
典型的な値は、システム500が、
・ 第1及び第2の要件の典型的な値を取ることによりβの範囲を定義することを可能にする、
・ 第2の要件が満たされることができない場合、第3の要件をハードにすることを可能にする。例えば、Ro<d1であるが、LiFiデバイスがLiFiアクセスポイントに中心付けられる、すなわち、最も外側の同心セグメント内にLiFiアクセスポイントが入らない場合。
・ 外側リングの内径を定義することを可能にする。例えば、Riは、ある実施形態では、最も外側の同心セグメントの最も内側の境界と考えられてもよい。
第1の要件:径Roを有する外円に必要な角度βは、十分に大きくあるべきである(Ro>0.5*d3)
β>42°(ワーストケース)
β>37°(典型的なケース)
β>42°(ワーストケース)
β>37°(典型的なケース)
第2の要件:径Roを有する外円に必要な角度βは、大きすぎるべきではない(Ro<d1)
これは、そうでなければ干渉処理が複雑になる、最も外側の同心セグメントカバレッジエリアに直接ネイバーのLiFiアクセスポイントしか存在しないことを保証する。
これは、特にタイプA又は同心のみのセグメントに関連する。
外側リングが周方向セグメントにセグメント化される場合(タイプA+タイプB)、個々のセグメントのカバレッジエリアが角度的に小さくなるため、第2の要件はそれほど関係ない。
β<33.7°(ワーストケース)
β<38°距離について(典型的なケース)
これは、そうでなければ干渉処理が複雑になる、最も外側の同心セグメントカバレッジエリアに直接ネイバーのLiFiアクセスポイントしか存在しないことを保証する。
これは、特にタイプA又は同心のみのセグメントに関連する。
外側リングが周方向セグメントにセグメント化される場合(タイプA+タイプB)、個々のセグメントのカバレッジエリアが角度的に小さくなるため、第2の要件はそれほど関係ない。
β<33.7°(ワーストケース)
β<38°距離について(典型的なケース)
第1の要件及び第2の要件は組み合わされてもよい。
第1の要件及び第2の要件が組み合わされる場合のワーストケースは、β>42°及びβ<33.7°が成立しなければならず、相反することになる。これは、典型的なケースを目論むことにより、又は外側リングに周方向セグメントを追加することにより解決されることができる。
典型的なケースでは、小さな範囲が定義されることができる:37°<β<38°
第3の要件:周方向(タイプB)セグメントの角度φは、斯かるセグメントのカバレッジエリア内に複数のLiFiアクセスポイントが出現することを防止するのに十分小さくあるべきである。
a) 第2の要件がちょうど満たされる場合、
φ<60°
b) 第2の要件は満たされないが、第1の要件は満たされる場合、
φ<43°
a) 第2の要件がちょうど満たされる場合、
φ<60°
b) 第2の要件は満たされないが、第1の要件は満たされる場合、
φ<43°
b)の値は、h=1.8mにおいてβ=42°(Ro=0.5*d3)の場合を満たし、最大距離h=2.7m(=1.5*1.8m)、Ro=1.5*0.5*d3で適用して導出される。
径Riを有する円で定義される、最も内側のセグメントに必要な角度αは、相反するワーストケース要件を有さない。範囲は、16.7°<α<18.4°であることができる。
要約すると、ドングル又は他のクライアントデバイスは、セグメントを形成する分割されたカバレッジエリアが作られてもよい。セグメントは、単一のLiFiアクセスポイントのみをカバーする少なくとも1つのセグメントを選択することが可能であるように十分小さくあるべきである。ドングルは、LiFiアクセスポイント(及び例えばLiFiモデム)を検出することができ、(例えば、1つ以上のセグメント又はLiFiアクセスポイントを介して)単一のLiFiモデムに干渉のない通信リンクを提供するように1つ又は複数のセグメントを選択すべきである。
図10Aは、それぞれのカバレッジエリア1002a、1002bを有する2つのLiFiアクセスポイント502a、502bを示している。第1のセグメント902aと第2のセグメント902bとの間の境界1004において、LiFiアクセスポイントカバレッジエリア1002a及び1002bが境界とオーバーラップしていることが分かる。その結果、セグメント902a及び902bの両方が、両方のLiFiアクセスポイントからのLiFiデータ信号の一部を検出する。LiFiアクセスポイントのこのクロス検出(cross detection)は、LiFiクライアントデバイスのいずれかのセグメントで受信される2つのLiFiデータ信号間の干渉を引き起こし得る。この干渉を軽減する1つのやり方が図10Bに示されている。
図10Bは、低い分離壁(separating wall)が境界1004に沿って配置される実施形態を示している。この境界1004の目的は、2つの異なるLiFiアクセスポイントからの受信LiFiデータ信号の一種のコリメーションを実行することである。例えば、2つのセグメント902a及び902bの間の壁は、右手のアクセスポイント502bのLiFi信号が左手のセグメント902aに到達しないように影を落とし(shadow off)てもよく、又は遮断し(block out)てもよい。壁が反射性材料で作られる場合、ブロックされた光は壁から反射し得る。正しく角度がつけられる場合、光は、右手のセグメント902bへと下向きにさえ反射し得る。右手のセグメント902bは、右手のアクセスポイント502bのLiFi信号のほとんどがいずれにせよ入射して落ちるところであり、斯くして、このリダイレクション(re-direction)は、LiFiデータ信号のこの反射部分を無駄にしないことによってエネルギを保存する働きをすることができる。このようなコリメータは、このようなセグメント化されたセンサの単一のセグメントの有効性とともに、方向特異性(directional specificity)を増加させることができる。
図10Bは、図10Aの切断線Aの観点からこのようなコリメート構造1006を示している。図示の構造は、一実施形態において、隣のセグメントからのLiFiデータ信号光を遮断する(隣のセグメントにおける干渉を低減する)セグメント境界1004上に配置される壁1006である。さらなる実施形態では、LiFi光は、関連するセンサセグメントに反射して戻され、そこでの効率を増加させる。壁の角度及び反射率は、最良の光学性能を達成するように設計されることができる。例示的な実装形態は、LiFiデータ信号光の直交方向に対して10°の角度で壁を備えてもよい。これは例示に過ぎず、他の角度が、LiFiデータ信号が反射して入れられるセグメントによる最適な受信のために該LiFiデータ信号の反射角を最適にするように選択されてもよいことが理解されるべきである。また、反射の程度は、使用されるセンサ及びシステムの設計に従って選択されてもよいことも理解されるべきである。反射性材料は、さもなければ失われる可能性のあるLiFi光の捕捉(scavenging)を可能にする。また、このようにして、ある入射角度内の光だけが、センサセグメントの表面に当たるように再方向付けされる。
上述したように、(例えば、上述したコリメート壁以外の)クロスセクタ干渉(cross sector interference)を低減する別のやり方は、セグメント間に、(例えば、何らかの形でブランク(blanked)、ブロック(blocked)又はスクリーンオフ(screened off)される)どのセグメントで受信される信号にも寄与しないエリアを有することによってであってもよい。図10Aと同じシナリオを使用すると、右手側のアクセスポイント502bの光は、境界1004の周りのこのようなパッシブエリア(passive area)に落ち、斯くして、左手のセグメント902aにおいていかなる干渉も引き起こさない。これは、左側セグメントと右側セグメントとの間にギャップを生成するために、上述したように、中間セグメントの追加によって提供されてもよい。さらなる結果として、図10Aのシナリオにおいて、左手のアクセスポイント502aからの光のうち、右手のセグメント902bにおいて干渉を引き起こすものはより少ないであろう。
ある実施形態において、LiFiクライアントデバイスは、各々が異なる通信交換を提供することができる、(少なくとも2つの同心セグメントに加え)ある数の周方向セグメントを含んでもよい。すなわち、各LiFiセグメントは、トランシーバであってもよく、同じ又は類似のカバレッジを有するLiFiトランスミッタ及びLiFiレシーバを含んでもよい。
ある実施形態において、LiFiクライアントデバイスは、(少なくとも2つの同心セグメントに加え)多数の周方向セグメントを含んでもよい。この場合、(例えば、360°に収まるために)各セグメントのカバレッジエリアは必然的に小さくなるので、多くの状況において干渉が対処されることができる。すなわち、各セグメントが360°のうちのごく一部であるように、多数の周方向セグメントは、360°をカバーするように使用される。斯くして、単一のLiFiアクセスポイントのみをカバーする単一のLiFiセグメントを選択することがより容易になる。
ある実施形態において、LiFiクライアントデバイスは、2つ以上のセグメントを組み合わせることが可能であってもよい。例えば、2つのセグメント間の境界でLiFiアクセスポイントが検出される場合等である。例えば、図11のように6つの周方向セグメントを有するLiFiデバイスが与えられた場合、デバイスのいかなる回転も、LiFi信号が異なるLiFiアクセスポイントから同じセグメントにおいて検出されることに起因する干渉問題につながらないであろう。すなわち、単一のLiFiアクセスポイントのみが現れるカバレッジエリアを有するセグメントが常に存在する。アクセスポイントが2つのセグメント間の境界に現れる状況において、LiFiクライアントデバイスは、当該アクセスポイントによって送信されるLiFiデータ信号をより多く受信するために2つのセグメントを1つの大きなセグメントのように組み合わせてもよい。
周方向セグメントを有さないセンサの単一の中央同心セグメントを有することは有利であることがわかる。例えば、図6のタイプBの周方向セグメントのみのセンサ構成がLiFiアクセスポイントの真上に位置付けられる場合、デバイスは、LiFiデータ信号を受信するためにタイプBセグメントの1つ又は組み合わせを使用しなければならないであろう。さらに、デバイスがLiFiアクセスポイントを直に囲むエリアを動き回る場合、LiFiアクセスポイントは、異なるタイプBセグメント間を移動するので、カバレッジエリアの異なるセグメント内へ継続的に移動していくことになる。無論、これらの多くの変化を避けるためにすべての周方向タイプBセグメントを選択することは可能であろうが、これは、すべてのセグメントが一度に使用されなければならないので、より多くの電力を使用する結果となり得る。斯くして、デバイスセンサが少なくとも2つの同心タイプAセグメントと、複数の周方向タイプBセグメントとを含む、上述した実施形態では、個々のセグメントのサイズとポジショニングとの間で良好なバランスが達成され、これらは、多くの異なるLiFiシステム構成に合わせて一緒に又は別々に使用されるように構成されることができる。
ある実施形態において、異なるセグメントは、次のLiFiアクセスポイントにハンドオーバするための事前確立プロセスをトリガするために使用されてもよい。図11において、LiFiデバイス513が、矢印1102で示されるように右上のLiFiアクセスポイント502bに向かって移動する場合、左端のセグメント1104で示されるように、周方向セグメントの1つが通信を引き継ぐことができる。右上のアクセスポイント502bは、右端のセグメント1106のカバレッジエリアに入る。デバイスは、右上のアクセスポイント502bがセグメント1106に入る結果として、右端のセグメントを介してこのアクセスポイント502bとの通信リンクを事前確立することによりこのアクセスポイント502bへのハンドオーバの準備を始めてもよい。LiFiデバイスは、さらに移動して元のLiFiアクセスポイント502aとの通信リンクを失う場合、新しい右側のLiFiアクセスポイント502bを介してさらなる通信を実行するように迅速に変更することが可能である。
ある実施形態において、LiFiデバイスは、各々が通信目的のためにLiFiデバイスセンサのカバレッジエリアの異なる部分をカバーする、複数の同心及び周方向セグメントを含んでもよく、すべてのセグメントは、いくらかのオーバーラップを有してもよい。ある実施形態において、各セグメントは、同じ又は類似のカバレッジを有するLiFiトランスミッタ及びLiFiレシーバを含むLiFiトランシーバによって提供される。セグメントのオーバーラップは、LiFiデバイスが、LiFiアクセスポイントとの通信リンクを提供するために単一のトランシーバ又はこれらの組み合わせを選択することを可能にする。例えば、組み合わせの選択は、LiFiアクセスポイントが2つのセグメントのカバレッジエリアの境界付近にあることに応じてもよい。図11は、6つの周方向(又はタイプB)セグメント及び2つの同心(又はタイプA)セグメント(周方向セグメントを含む最も外側の同心セグメント)を含むLiFiデバイスセンサカバレッジエリアを示し、すべてのセグメントは、追加的に、それらのカバレッジエリア間にいくらかのオーバーラップを有してもよい(図示せず)。上記のような状況において、LiFiデバイスは、単一のセグメント(同心又は周方向)又はそれらの組み合わせのいずれかを介して通信することを選択してもよい。
上記の実施形態は、例としてのみ述べられていることを理解されたい。
実施形態は、h及びd1の特定の範囲の観点から例示されてきたことを理解されたく、より関連するのはこれらの寸法の相対比(relative ratio)であり、絶対値は限定的ではないことを理解されたい。
より一般的に、本明細書で開示される一態様によれば、光ワイヤレス通信ネットワークで使用するためのクライアントデバイスであって、クライアントデバイスは、光ワイヤレス接続を介してデータを受信する(及び、任意選択的に、電磁ワイヤレス接続を介してデータを送信する)ように構成されるトランシーバを含む、クライアントデバイスが提供される。トランシーバは、光ワイヤレス伝送を検出するように構成される上方に向くセンサ(upward facing sensor)を含み、センサ、少なくとも2つの同心セグメントを有するカバレッジエリアを有するように構成される。少なくとも2つの同心セグメントの最も外側のセグメントを提供するように構成されるセンサの部分は、ある実施形態において、以下のうちのいずれか1つ以上が適用され得るように寸法付けられる。
a) 最も外側のセグメントの外縁とセンサの面に対する法線との間のセンサにおける角度であって、カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、センサからある距離にある、角度は、31°より大きくてもよく、任意選択的には42°より大きくてもよい、又は
最も外側のセグメントの外縁とセンサの面に対する法線との間のセンサにおける角度であって、カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、センサからある距離にある、角度は、22°より大きくてもよく、任意選択的には31°より大きくてもよい。
最も外側のセグメントの外縁とセンサの面に対する法線との間のセンサにおける角度であって、カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、センサからある距離にある、角度は、22°より大きくてもよく、任意選択的には31°より大きくてもよい。
b) 少なくとも2つの同心セグメントの最も外側のセグメントを提供するように構成されるセンサの部分は、
最も外側のセグメントの外縁とセンサの面に対する法線との間のセンサにおける角度であって、カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、センサからある距離にある、角度が、45°より小さい、任意選択的には33.7°より小さい、又は
最も外側のセグメントの外縁とセンサの面に対する法線との間のセンサにおける角度であって、カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、センサからある距離にある、角度が、33.7°より小さい、任意選択的には24°より小さい、
ように寸法付けられてもよい。
最も外側のセグメントの外縁とセンサの面に対する法線との間のセンサにおける角度であって、カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、センサからある距離にある、角度が、45°より小さい、任意選択的には33.7°より小さい、又は
最も外側のセグメントの外縁とセンサの面に対する法線との間のセンサにおける角度であって、カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、センサからある距離にある、角度が、33.7°より小さい、任意選択的には24°より小さい、
ように寸法付けられてもよい。
c) 少なくとも2つの同心セグメントの最も外側のセグメントを提供するように構成されるセンサの部分は、少なくとも2つの同心状に配置されるセグメントの最も外側のセグメントが周方向にさらなるセグメントに分割され、各さらなるセグメントは、最も外側の同心セグメントの最大径、最も内側の同心セグメントの最大径、及びカバレッジエリアの中心から最も外側のセグメントの最大径まで延びる2つの径方向線によって境界付けられ、2つの径方向線は、43.4°より小さな角度(φ)離間する、任意選択的には、2つの径方向線は、43°より小さな角度(φ)離間するように寸法付けられてもよい。
d) 少なくとも2つの同心セグメントの最も外側のセグメントを提供するように構成されるセンサの部分は、少なくとも2つの同心状に配置されるセグメントの最も外側のセグメントが周方向にさらなるセグメントに分割され、各さらなるセグメントは、最も外側の同心セグメントの最大径、最も内側の同心セグメントの最大径、及びカバレッジエリアの中心から最も外側のセグメントの最大径まで延びる2つの径方向線によって境界付けられ、2つの径方向線は、60°より小さな角度(φ)離間するように寸法付けられてもよい。
e) 最も外側のセグメントを提供するように構成されるセンサの部分は、周方向セグメントが、隣の周方向セグメントとある角度(θ)オーバーラップするように寸法付けられてもよい。
f) 少なくとも2つの同心セグメントの最も内側のセグメントを提供するように構成されるセンサの部分は、
最も内側のセグメントの外縁とセンサの面に対する法線との間のセンサにおける角度であって、カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、センサからある距離にある、角度が、16.7°~18.4°である、又は
最も内側のセグメントの外縁とセンサの面に対する法線との間のセンサにおける角度であって、カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、センサからある距離にある、角度が、11.3°~12.5°である、
ように寸法付けられてもよい。
最も内側のセグメントの外縁とセンサの面に対する法線との間のセンサにおける角度であって、カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、センサからある距離にある、角度が、16.7°~18.4°である、又は
最も内側のセグメントの外縁とセンサの面に対する法線との間のセンサにおける角度であって、カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、センサからある距離にある、角度が、11.3°~12.5°である、
ように寸法付けられてもよい。
本明細書で提供される別の態様によれば、光ワイヤレス通信ネットワークを提供するように構成されるシステムであって、第1の面においてグリッド構造の交点に配置され、ネットワークのアクセスポイントを提供するように構成される複数のインフラストラクチャノードであって、グリッド構造は、d1に等しいx軸寸法、d2に等しいy軸寸法、及びd3に等しい対角寸法を各々が有する四辺形(好ましくは、等角四辺形(equiangular quadrilateral)、すなわち、正方形又は横長長方形(oblong rectangle))を含み、d2はd1以上である、インフラストラクチャノードと、少なくとも1つのクライアントデバイスとを含み、クライアントデバイスは、上方に向く光ワイヤレスセンサを含み、センサは、少なくとも2つの同心セグメントを有するカバレッジエリアを有するように構成される、システムが提供される。ある実施形態では、以下のうちのいずれか1つ以上が適用されてもよい。
g) 少なくとも2つの同心セグメントの最も外側のセグメントは、クライアントデバイスが、第1の面と平行であり、第1の面からある距離にある第2の面に位置付けられる場合、当該セグメントのカバレッジエリアが、前記第1の面において0.5*d3より大きい最大径を有するように寸法付けられてもよい。
h) センサは、少なくとも2つの同心セグメントの最も外側のセグメントが、クライアントデバイスが、第1の面と平行であり、第1の面からある距離にある第2の面に位置付けられる場合、当該セグメントのカバレッジエリアが、前記第1の面においてd1より小さい値の最大径(Ro)を有するように寸法付けられるように構成されてもよい。
i) センサは、少なくとも2つの同心状に配置されるセグメントの最も内側のセグメントが、クライアントデバイスが、第1の面と平行であり、第1の面からある距離にある第2の面に位置付けられる場合、当該セグメントのカバレッジエリアが、前記第1の面において0.3*d1より大きい値の最大径を有するように寸法付けられるように構成されてもよい。
j) センサは、少なくとも2つの同心状に配置されるセグメントの最も内側のセグメントが、クライアントデバイスが、第1の面と平行であり、第1の面からある距離にある第2の面に位置付けられる場合、当該セグメントのカバレッジエリアが、前記第1の面においてd1の値の半分より小さい値の最大径を有するように寸法付けられるように構成されてもよい。
k) センサは、少なくとも2つの同心状に配置されるセグメントの最も外側のセグメントが、周方向にさらなるセグメントに分割され、各さらなるセグメントは、最も外側の同心セグメントの最大径(Ro)、最も内側の同心セグメントの最大径(Ri)、及びカバレッジエリアの中心から最も外側のセグメントの最大径まで延びる2つの径方向線であって、最も外側のセグメントの最大径と径方向線との交点間で形成されるコードがd1より小さい長さを有する角度離間する、2つの径方向線とによって境界付けられるように構成されてもよい。
上記の実施形態は、ダウンリンクでセルから信号を検出するセンサの観点で述べられているが、述べられた構成のいずれも、アップリンクでセルに送信するように構成されるユーザデバイスのセグメント化トランスミッタに関連して同様に用いられてもよい。それゆえ、本明細書における任意の言及において、センサの記述は、より一般的には、ダウンリンクセンサ、アップリンクトランスミッタ又はその両方を含んでもよいトランスデューサの記述に置き換えられてもよい。電力を節約し、干渉を低減し、及び/又はリンクバジェットを改善するための空間分割(spatial division)の使用は、ダウンリンクと同様にアップリンクで達成されることができる。
ある実施形態において、クライアントデバイスは、アップリンク及びダウンリンクの両方の光学性能(optical capability)を有してもよい。クライアントデバイスのトランスミッタ及びシーバは、各々が独自のレンズを有して、物理的に分離されてもよい。アップリンク及びダウンリンクは、(光学系によって同様の屈折が生じる)わずかに異なる波長を使用してもよく、及び/又は、アップリンクとダウンリンクが同時にアクティブでない場合、同じ波長を使用してもよい。ある実施形態において、アップリンク及びダウンリンクは、同じ又は類似の総カバレッジエリアを有してもよい。
例えば、LiFiデバイスは、データを送信及び受信するための単一のLiFiデバイスモデムを有してもよい。さらに、LiFiデバイスは、マルチプレクサを介してLiFiデバイスモデムに接続される、m個のLiFiデバイストランスミッタ(LiFi-device-Tx)及びn個のLiFiデバイスレシーバ(LiFi-device-Rx)を有してもよい。本明細書で開示される実施形態に従って、n個のLiFiデバイスレシーバは、複数のLiFi-APのオーバーラップしたエリアにデバイスが存在する場合に複数のLiFi-APのダウンリンク通信の干渉を軽減するために、各々が第1の平面エリアにおける小さなカバレッジエリアを有する、セグメントに光学的に構成される。複数のLiFi-APのダウンリンク通信の干渉を解決する、又は少なくとも軽減するために、セグメントは、これらのうちの少なくとも1つが、単一のLiFi-APのみが現れる第1の平面エリア上のカバレッジエリアを有するように選択されることができるように構成されることができる。m個のLiFiデバイストランスミッタは、複数のLiFiデバイスのオーバーラップしたエリアにLiFi-APが存在する場合に複数のLiFiデバイスのアップリンク通信の干渉を軽減するために、各々が第1の平面エリアにおける小さなカバレッジエリアを有する、セグメントに光学的に構成されてもよい。また、これは、アップリンクのための電力の低減を可能にする。複数のLiFiデバイスのアップリンク通信の干渉を解決する、又は少なくとも軽減するために、セグメントは、これらのうちの少なくとも1つが、単一のLiFi-APのみが現れる第1の平面エリアにおけるカバレッジエリアを有するように選択されることができるように構成されることができる。値nとmは異なってもよい。アップリンク及びダウンリンクについて同様の挙動を有するために、n及びmは等しくてもよく、n==mのセグメントの各々が、同じ又は類似のカバレッジエリアを有してもよい。
代替的な実施形態において、クライアントデバイスは、アップリンク光学性能のみを有してもよく、又はダウンリンク光学性能のみを有してもよい。例えば、場合によっては、クライアントデバイスは、アップリンクなし又はRFアップリンクありのいずれかで、光学ダウンリンク性能のみを有してもよい。
説明及び特許請求の範囲を通じて、トランスデューサへの参照がなされ、特許請求の範囲の発明に従って、これらのトランスデューサは、光ワイヤレス通信ネットワーク内で使用されるように構成される。これに伴い、本明細書で与えられるようなトランスデューサは、光ワイヤレス通信信号を受信するためのフォトダイオード及び/又はフォトトランジスタ等、(セグメント化された)センサに相当してもよい。受信のために示されたカバレッジエリアに対応するために、このようなセンサは、例えばレンズの形態で光学系を備えてもよい。特許請求の範囲の発明によって想定されるように、このようなセンサは、可視光、又は代替的に、赤外光を受けるように構成されてもよい。
上述したように、トランスデューサは、代替的に、発光ダイオード(LED)又はレーザダイオード等、光通信ネットワークで使用するためのトランスミッタに相当してもよい。上述したセンサと同様に、斯かるトランスミッタも、送信のために必要なカバレッジエリアに対応するために選択されることができる、例えばレンズの形態の光学系を備えてもよい。光ワイヤレスネットワーク設計の当業者には理解されるように、好ましくは、本発明によるデバイスは、双方向通信を可能にするセンサ及びトランスミッタの両方を含む。
図面、本開示、及び添付の請求項の検討によって、開示される実施形態に対する他の変形形態が、当業者により理解されることができ、また、特許請求される発明を実施する際に実行されることができる。
請求項では、単語「含む」は、他の構成要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「1つの(a)」又は「1つの(an)」は、複数を排除するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項において列挙される、いくつかの項目の機能を果たしてもよい。特定の手段が、互いに異なる従属請求項内に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが、有利に使用され得ないことを示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に、又は他のハードウェアの一部として供給される、光学記憶媒体又は固体媒体等の、好適な媒体において記憶/頒布されてもよいが、インターネット、又は他の有線若しくはワイヤレス電気通信システム等を介して、他の形態で頒布されてもよい。請求項中のいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
Claims (16)
- 光ワイヤレス通信ネットワークで使用するためのクライアントデバイスであって、前記ネットワークは、第1の面においてグリッド構造の交点に配置され、前記ネットワークのアクセスポイントを提供するように構成される複数のインフラストラクチャノードを含み、前記グリッド構造は、d1に等しいx軸寸法、d2に等しいy軸寸法、及びd3に等しい対角寸法を各々が有する四辺形を含み、d2はd1以上であり、当該クライアントデバイスは、
前記ネットワークからの光ワイヤレス伝送を検出する又は前記ネットワークへの光ワイヤレス伝送を送信するように構成される上方に向く光トランスデューサを含み、前記トランスデューサは、少なくとも2つの同心セグメントを有するカバレッジエリアを有するように構成され、少なくとも2つの同心状に配置されるセグメントの最も外側のセグメントを提供するように構成される前記トランスデューサの部分は、
当該クライアントデバイスが、前記第1の面と平行であり、前記第1の面からある距離にある第2の面に位置付けられる場合、当該セグメントのカバレッジエリアが、前記第1の面において0.5*d3より大きい最大径を有する、
ように寸法付けられる、クライアントデバイス。 - 前記少なくとも2つの同心セグメントの最も外側のセグメントを提供するように構成される前記トランスデューサの部分は、
前記最も外側のセグメントの外縁と前記トランスデューサの面に対する法線との間の前記トランスデューサにおける角度であって、前記カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、前記トランスデューサからある距離にある、角度が、31°より大きい、任意選択的には42°より大きい、又は
前記最も外側のセグメントの外縁と前記トランスデューサの面に対する法線との間の前記トランスデューサにおける角度であって、前記カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、前記トランスデューサからある距離にある、角度が、22°より大きい、任意選択的には31°より大きい、
ように寸法付けられる、請求項1に記載のクライアントデバイス。 - 前記少なくとも2つの同心セグメントの最も外側のセグメントを提供するように構成される前記トランスデューサの部分は、
前記最も外側のセグメントの外縁と前記トランスデューサの面に対する法線との間の前記トランスデューサにおける角度であって、前記カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、前記トランスデューサからある距離にある、角度が、45°より小さい、任意選択的には33.7°より小さい、又は
前記最も外側のセグメントの外縁と前記トランスデューサの面に対する法線との間の前記トランスデューサにおける角度であって、前記カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、前記トランスデューサからある距離にある、角度が、33.7°より小さい、任意選択的には24°より小さい、
ように寸法付けられる、請求項1又は2に記載のクライアントデバイス。 - 前記少なくとも2つの同心セグメントの最も外側のセグメントを提供するように構成される前記トランスデューサの部分は、少なくとも2つの同心状に配置されるセグメントの最も外側のセグメントが周方向にさらなるセグメントに分割され、各さらなるセグメントは、前記最も外側の同心セグメントの最大径、最も内側の同心セグメントの最大径、及び前記カバレッジエリアの中心から最も外側のセグメントの最大径まで延びる2つの径方向線によって境界付けられ、前記2つの径方向線は、43.4°より小さな角度離間する、任意選択的には、前記2つの径方向線は、43°より小さな角度離間する、ように寸法付けられる、請求項1に記載のクライアントデバイス。
- 前記少なくとも2つの同心セグメントの最も外側のセグメントを提供するように構成される前記トランスデューサの部分は、少なくとも2つの同心状に配置されるセグメントの最も外側のセグメントが周方向にさらなるセグメントに分割され、各さらなるセグメントは、前記最も外側の同心セグメントの最大径、最も内側の同心セグメントの最大径、及び前記カバレッジエリアの中心から最も外側のセグメントの最大径まで延びる2つの径方向線によって境界付けられ、前記2つの径方向線は、60°より小さな角度離間する、ように寸法付けられる、請求項3に記載のクライアントデバイス。
- 最も外側のセグメントを提供するように構成される前記トランスデューサの部分は、周方向セグメントが、隣の周方向セグメントとある角度オーバーラップするように寸法付けられる、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のクライアントデバイス。
- 前記少なくとも2つの同心セグメントの最も内側のセグメントを提供するように構成される前記トランスデューサの部分は、
前記最も内側のセグメントの外縁と前記トランスデューサの面に対する法線との間の前記トランスデューサにおける角度であって、前記カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、前記トランスデューサからある距離にある、角度が、16.7°~18.4°である、又は
前記最も内側のセグメントの外縁と前記トランスデューサの面に対する法線との間の前記トランスデューサにおける角度であって、前記カバレッジエリアの面が前記法線に対して垂直であり、前記トランスデューサからある距離にある、角度が、11.3°~12.5°である、
ように寸法付けられる、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のクライアントデバイス。 - 光ワイヤレス通信ネットワークを提供するように構成されるシステムであって、
第1の面においてグリッド構造の交点に配置され、前記ネットワークのアクセスポイントを提供するように構成される複数のインフラストラクチャノードであって、前記グリッド構造は、d1に等しいx軸寸法、d2に等しいy軸寸法、及びd3に等しい対角寸法を各々が有する四辺形を含み、d2はd1以上である、インフラストラクチャノードと、
少なくとも1つのクライアントデバイスと、
を含み、前記クライアントデバイスは、
前記ネットワークから光ワイヤレス信号を受信する又は前記ネットワークへ光ワイヤレス信号を送信するための上方に向く光ワイヤレストランスデューサを含み、前記トランスデューサは、少なくとも2つの同心セグメントを有するカバレッジエリアを有するように構成され、
前記少なくとも2つの同心セグメントの最も外側のセグメントは、前記クライアントデバイスが、前記第1の面と平行であり、前記第1の面からある距離にある第2の面に位置付けられる場合、当該セグメントのカバレッジエリアが、前記第1の面において0.5*d3より大きい最大径を有するように寸法付けられる、システム。 - 前記少なくとも2つの同心セグメントの最も外側のセグメントは、前記クライアントデバイスが、前記第1の面と平行であり、前記第1の面からある距離にある第2の面に位置付けられる場合、当該セグメントのカバレッジエリアが、前記第1の面においてd1より小さい値の最大径を有するように寸法付けられるように、前記トランスデューサは構成される、請求項8に記載のシステム。
- 少なくとも2つの同心状に配置されるセグメントの最も内側のセグメントは、前記クライアントデバイスが、前記第1の面と平行であり、前記第1の面からある距離にある第2の面に位置付けられる場合、当該セグメントのカバレッジエリアが、前記第1の面において0.3*d1より大きい値の最大径を有するように寸法付けられるように、前記トランスデューサは構成される、請求項8又は9に記載のシステム。
- 少なくとも2つの同心状に配置されるセグメントの最も内側のセグメントは、前記クライアントデバイスが、前記第1の面と平行であり、前記第1の面からある距離にある第2の面に位置付けられる場合、当該セグメントのカバレッジエリアが、前記第1の面においてd1の値の半分より小さい値の最大径を有するように寸法付けられるように、前記トランスデューサは構成される、請求項8乃至10のいずれか一項に記載のシステム。
- 少なくとも2つの同心状に配置されるセグメントの最も外側のセグメントは、周方向にさらなるセグメントに分割され、各さらなるセグメントは、前記最も外側の同心セグメントの最大径、最も内側の同心セグメントの最大径、及び前記カバレッジエリアの中心から最も外側のセグメントの最大径まで延びる2つの径方向線であって、前記最も外側のセグメントの最大径と前記径方向線との交点間で形成されるコードがd1より小さい長さを有する角度離間する、2つの径方向線とによって境界付けられるように、前記トランスデューサは構成される、請求項8乃至11のいずれか一項に記載のシステム。
- 周方向セグメントの各々は、それぞれの隣の周方向セグメントとオーバーラップするが、どの内側の同心セグメントともオーバーラップしない、請求項12に記載のシステム。
- 周方向セグメントの各々は、前記トランスデューサの表面に垂直な壁によって隣の周方向セグメントから分離される、請求項12に記載のシステム。
- 前記壁は、反射性材料を含む、請求項14に記載のシステム。
- 光ワイヤレス通信ネットワークで使用するためのインフラストラクチャノードであって、前記ネットワークは、第1の面においてグリッド構造の交点に配置され、前記ネットワークのアクセスポイントを提供するように構成される複数のインフラストラクチャノードと、第2の面においてクライアントデバイスとを含み、前記グリッド構造は、d1に等しいx軸寸法、d2に等しいy軸寸法、及びd3に等しい対角寸法を各々が有する四辺形を含み、d2はd1以上であり、当該インフラストラクチャノードは、
下向きの光ワイヤレストランスデューサを含み、前記トランスデューサは、少なくとも2つの同心セグメントを有するカバレッジエリアを有するように構成され、
少なくとも2つの同心状に配置されるセグメントの最も外側のセグメントは、前記クライアントデバイスが、前記第1の面と平行であり、ある距離にある第2の面に位置付けられる場合、当該セグメントのカバレッジエリアが、前記第2の面において0.5*d3より大きい最大径を有するように寸法付けられる、インフラストラクチャノード。
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