可见光收发装置、可见光通信终端和可见光通信系统

技术领域

本发明属于可见光通信领域，更具体地说，本发明涉及一种可见光收发装 置、可见光通信终端和可见光通信系统。

背景技术

光和无线电波一样，都属于电磁波的一种，传播网络信号的基本原理是一 致的。光通信是利用LED灯的光线实现网络信号传输的一种新型高速数据传输 技术，具有绿色低碳、能耗极低、不易泄漏等优点，是具有广阔应用前景的无 线通信技术之一。

可见光通信的实现方法是：给普通的LED灯装上微芯片，控制LED灯每秒 闪烁数百万次，灯亮时代表1，灯灭时代表0，即可将二进制数据快速编码成灯 光信号，通过LED灯进行发射；虽然人眼觉察不到LED灯的快速闪烁，但是光 敏传感器却可以接收到这些变化，因此，以光敏传感器作为信号接收器，就能 够准确接收到灯光信号并将其转化为电信号，从而完成二进制数据的有效传输。

但是，因为可见光为直线传播，现有的可见光收发装置在实际使用过程中 都存在方向性较差的问题，即，当可见通信光基站和可见光通信终端之间的发 射和接收方向偏离较大时，二者之间传输的可见光难以实现完全接收，这不可 避免地影响到了通信质量，甚至导致信号无法接通。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种能够解决可见光通信方向性较差问题的可见 光收发装置、可见光通信终端和可见光通信系统，以提高可见光通信的通话效 果和质量，满足可见光通信终端在活动状态下对通信质量的要求。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种用于可见光通信的可见光收发 装置，其包括安装座、用于接收可见光信号的光接收器和用于发送可见光信号 的光发送器，光接收器和光发送器均安装在安装座的外表面上；所述光接收器 和光发送器的数量分别为两个或两个以上，并各自在安装座上按照预设的角度 和间隔排布为阵列结构，使可见光收发装置成为能够接收来自多个方向的系统 可用的可见光信号、也能够向多个方向发送可见光信号的多方向可见光收发装 置。

优选地，所述安装座的外表面为弧面，光接收器排列为弧面阵列。

优选地，所述光发送器和光接收器的布置方式为以下两种中的一种：一是 光发送器和光接收器互不关联，各自独立布置；二是将一个光发送器和一个光 接收器两两组对后相邻布置，确保每一个布置点均能够同时实现可见光信号的 接收和发送。

优选地，所述可见光收发装置还包括与光接收器和光发送器分别连接的信 号处理电路，信号处理电路对光接收器接收到的系统可用的所有可见光信号进 行处理，并且为需要发出的可见光信号选择光发送器进行发送。

优选地，所述信号处理电路对系统可用的所有可见光信号进行处理时，处 理方式为选择其中最强的系统可用的可见光信号进行通信，或是采用分集接收 方式进行通信；信号处理电路为需要发出的可见光信号选择光发送器时，是根 据各个光接收器接收到的系统可用的可见光信号的强度，选择与系统可用的最 强可见光信号对应方向的一个或周边几个光发送器进行可见光信号的发送。

为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种可见光通信终端，其包括用 于发送可见光信号的光发送器和用于接收可见光信号的光接收器，所述光接收 器和光发送器的数量分别为两个或两个以上；光接收器分别布置在不同的水平 面和/或朝向不同的方向，以便于接收来自各个方向的系统可用的可见光信号； 光接收器也分别布置在不同的水平面和/或朝向不同的方向，以便于向各个方向 发送可见光信号。

优选地，所述可见光通信终端还包括一个或一个以上终端设备；所述光接 收器和光发送器分别分散布置在终端设备的不同位置，或是先全部集成在同一 个安装座上制成独立的可见光收发装置，然后再通过数据接口将可见光收发装 置与终端设备连接。

优选地，所述光发送器和光接收器在终端设备或安装座上的布置方式为以 下两种中的一种：一是光发送器和光接收器互不关联，各自独立布置；二是将 一个光发送器和一个光接收器两两组对后相邻布置，确保每一个布置点均能够 同时实现可见光信号的接收和发送。

优选地，所述可见光通信终端还包括与光接收器和光发送器分别连接的信 号处理电路，信号处理电路对光接收器接收到的系统可用的所有可见光信号进 行处理，并且为需要发出的可见光信号选择光发送器进行发送。

优选地，所述信号处理电路对系统可用的所有可见光信号进行处理时，处 理方式为选择其中最强的系统可用的可见光信号进行通信，或是采用分集接收 方式进行通信；信号处理电路为需要发出的可见光信号选择光发送器时，是根 据各个光接收器接收到的系统可用的可见光信号的强度，选择与系统可用的最 强可见光信号对应方向的一个或周边几个光发送器进行可见光信号的发送。

为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种可见光通信系统，其包括至 少一个可见光通信基站和至少一个可见光通信终端，可见光通信基站和可见光 通信终端通过可见光信号进行通信；每一可见光通信基站和每一可见光通信终 端均设有用于发送可见光信号的光发送器和用于接收可见光信号的光接收器； 所述可见光通信终端为上述任一段落所述的可见光通信终端。

与现有技术相比，本发明可见光通信终端或其可见光收发装置设置有多个 光发送器和多个光接收器，因此可以接收来自多个方向的可见光信号，也可以 向多个方向发送可见光信号，从而有效解决了因可见光直线传播而导致的可见 光通信方向性较差的问题，提高了可见光通信终端在各种状态下与各个可见光 通信基站之间的通信效果和质量，提高了可见光通信的可靠性，为用户提供了 更好的使用体验。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明可见光收发装置、可见光通信终 端、可见光通信系统及其有益效果进行详细说明。

图1为本发明可见光通信系统的一个实施方式的结构示意图。

图2为本发明可见光收发装置的一个实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附 图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书 中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参阅图1，本发明可见光通信系统包括至少一个可见光通信基站20和至 少一个可见光通信终端22，可见光通信基站20和可见光通信终端22通过可见 光信号进行通信。每一可见光通信基站20和每一可见光通信终端22均设有用 于发送可见光信号的光发送器24和用于接收可见光信号的光接收器26。

每个可见光通信终端22的光接收器26均为两个或两个以上，且分别布置 在不同的水平面和/或朝向不同的方向，以便于接收来自各个方向的系统可用的 可见光信号。类似地，每个可见光通信终端22的光发送器24也均为两个或两 个以上，且分别布置在不同的水平面和/或朝向不同的方向，以便于向各个方向 发送可见光信号。

每个可见光通信终端22的光发送器24和光接收器26的布置方式有以下两 种：一是使光发送器24和光接收器26互不关联，各自独立布置；二是将一个 光发送器24和一个光接收器26两两组对后相邻布置，确保每一个布置点均能 够同时实现可见光信号的接收和发送。

每个可见光通信终端22还包括信号处理电路(图未示)，信号处理电路与 所在终端的所有光发送器24和光接收器26分别连接。用于对光接收器26接收 到的系统可用的所有可见光信号进行处理，并且为需要发出的可见光信号选择 合适的光发送器24进行发送：处理接收到的系统可用的可见光信号时，既可以 选择其中最强的系统可用的可见光信号进行通信，也可以采用分集接收等其他 合适的方式进行通信；选择光发送器24时，既可以选择所有光发送器24同时 发送，也可以有针对性地选择某一个或几个光发送器24发送，例如，根据各个 光接收器26接收到的系统可用的可见光信号的强度，选择与系统可用的最强可 见光信号对应方向的一个或周边几个光发送器24进行可见光信号的发送，以在 保证通信质量的同时，降低通信功耗，延长电源的后备工作时间。

另外，每个可见光通信终端22除包括光发送器24和光接收器26外，还可 以根据实际需要，设置各种各样的终端设备(图未示)，如信号处理终端(手机、 便携电脑等)、调制解调器、接口模块等。在每个可见光通信终端22中，光发 送器24和光接收器26有多种不同的布置方式，例如：可以如图1所示，分散 布置在终端设备的不同位置，具体安装方位和朝向可以根据终端设备的物理分 布进行合理布置；也可以如图2所示，先全部集成在同一个安装座28(如安全 帽或头盔等)上制成独立的可见光收发装置，然后再通过数据接口将可见光收 发装置与终端设备连接。

需要说明的是，当如图2所示，将多个光发送器24和多个光接收器26集 成为可见光收发装置中时，这些光发送器24和光接收器26最好按照预设的角 度和间隔依次排布为阵列结构，以便于分别对应发送/接收不同方向的可见光信 号，从而形成了多方向可见光收发装置。此实施方式中，光发送器24和光接收 器26优选排列为弧面阵列，如球面阵列、部分球面阵列、椭球面阵列等，因此， 安装座28的外表面优选为弧面，最优选为球面，光发送器24和光接收器26按 照预设的角度和间隔依次安装在安装座28的外表面。信号处理电路可以集成在 安装座28，也可以安装在可见光通信终端22的终端设备中，只要能实现与光发 送器24和光接收器26的分别连接即可。

与现有技术相比，本发明可见光通信终端22或其可见光收发装置设置有多 个光发送器24和多个光接收器26，因此可以接收来自多个方向的系统可用的可 见光信号，也可以向多个方向发送可见光信号，从而有效解决了因可见光直线 传播而导致的可见光通信方向性较差的问题，提高了可见光通信终端22在各种 状态下与各个可见光通信基站20之间的通信效果和质量，提高了可见光通信的 可靠性，为用户提供了更好的使用体验。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述 实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的 具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保 护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为 了方便说明，并不对本发明构成任何限制。