专利名称：用于可见光通信的干扰缓解和信道选择的装置和方法
技术领域：
本申请一般地涉及可见光通信，更具体地，涉及一种用于在可见光通信中的干扰缓解(interference mitigation)和信道选择的方法和装置。
背景技术：
可见光通信(VLC)是一种在光学透明介质中使用可见光用于短程光无线通信的新技术。此技术提供对于几百万亿赫(THz)的未许可光谱的访问。VLC不受与射频(RF)系统有关的电磁干扰和非干扰问题的影响。VLC通过允许用户看到通过通信信道的数据传输来提供额外的安全等级。VLC的另一益处是它增加和补充现存可见光架构的现有业务(诸如照明、显示、指示、装饰等等)。VLC网络是两个或更多加入VLC的设备的任何网络。图1示出全电磁频谱，以及由可见光占据的波长的断口(breakout)。可见光谱在波长方面从大约380nm延伸到780nm，相应于大约400THz到790THz的频率范围。因为这个谱很大并且可以支持具有多种颜色的光源，所以此技术可以提供大量的信道用于通信。
发明内容
技术问题因此，做出本发明以解决现有技术中存在的以上问题，并且本发明提供在可见光通信(VLC)网络中使用的干扰缓解和信道选择。技术方案提供一种供可见光通信(VLC)网络使用的、用于设备联系、干涉缓解和信道选择的方法。所述方法包括在第一设备的多个支持的颜色信道中的每一个上进行发射，以估计在每个支持的颜色信道上的环境干扰。所述方法还包括在至少一些支持的颜色通道上的接收，其中接收颜色信道的数量小于或等于支持的颜色信道的数量。所述方法还包括计算用于每个接收颜色信道的信道质量指数(CQI)。所述方法更进一步包括选择第一设备的至少一个接收颜色信道以用作通信信道。所述方法还包括向VLC网络中的第二设备报告所述至少一个通信信道。在特定实施例中，所述方法包括保护颜色信道的设计以帮助干扰缓解。提供一种供可见光通信(VLC)网络使用的、能够进行设备联系、干涉缓解和信道选择的设备。所述设备被配置为在多个支持的颜色信道中的每一个上进行发射，以估计在每个支持的颜色信道上的环境干扰。所述设备还被配置为接收在至少一些支持的颜色信道上的发射，其中接收颜色信道的数量小于或等于支持的颜色信道的数量。所述设备还被配置为计算用于每个接收颜色信道的信道质量指数(CQI)。所述设备更进一步被配置为 选择第一设备的至少一个接收颜色信道以用作通信信道。所述设备还被配置为向VLC网络中的第二设备报告所述至少一个通信信道。在特定实施例中，所述设备被配置为在通信期间将特定信道标记为保护颜色信道。提供一种用于在VLC期间缓解光干扰的方法。所述方法包括从接收设备接收请求以降低在至少一个颜色信道上的发射功率水平。所述方法还包括降低在所述至少一个颜色信道上的发射功率水平。在进行以下的发明的详细说明之前，对遍及本专利文件使用的特定词和短语的定义进行说明是有利的术语“包含”和“包括”及其变形，意味着包括而不限制；术语“或”是包括的，意味着和/或；短语“与...关联”及其变形，可以意味着包括、被包括在之内、互联、 包含、被包含、连接到或与...连接、耦接到或与...耦接、可与...通信、协同、交织、并列、 接近、绑定到或与...绑定、具有、具有...的性质等等；并且术语“控制器”意味着控制至少一个操作的任何设备、系统或其部分，可以在硬件、固件或软件、或者至少两个上述的组合中实现这种设备。应该注意的是，与任何特定控制器相关的功能可以本地地或远程地、集中或分布。遍及本专利文件提供特定词和短语的定义，那些本领域普通技术人员应该理解的是，在大多数(即使不是全部)情况中，这种定义应用于之前的、以及将来的这种定义的词和短语的使用中。有益效果如上所述，本发明提供可见光通信(VLC)网络使用的干扰缓解和信道选择。
图1示出在全电磁频谱中由可见光占据的波长的断口 ；图2示出描述来自多个光源辐射的频率分布的曲线；图3描述根据本公开一个实施例的、具有使用VLC通信的两个设备的系统；图4描述根据本公开一个实施例的、将可见光谱划分成为供VLC使用的多个信道或块；图5描述国际照明委员会(C. I.E)色度图；图6示出描述对于可见光的人眼响应的曲线；图7示出描述对于LED的不同颜色、在谱宽和波长方面的变化的一个示例的图；图8示出根据本公开一个实施例的、用于VLC信道的支持数据的表格；图9示出描述白色LED的谱分布的曲线；图10示出两个典型的微网(piconet)构造；图11描述根据本公开一个实施例的、用于以每个设备为基础的设备联系和信道选择的方法；图12描述一种根据本公开一个实施例的、用于设备之间的设备联系和信道选择的方法，突出显示了涉及设备之间通信的步骤；以及图13示出根据本公开一个实施例解决的在两个微网之间的干扰。
具体实施例方式在下面讨论的本专利文件中的图1到图13，以及用于描述本公开的原理的各种实施例仅作为说明并且不应该被解释为以任何方式限制本公开的范围。那些本领域技术人员将理解的是，可以以任何适当设置的可见光通信网络来实现本公开的原理。在此将如下文档合并在本公开中，如其内容在此完全阐明R. Ramirez-Iniguez, S. M. Idrus, Z. Sun,Optical Wireless Communications IR for Wireless Connectivity, s. 1. :CRC Press，2008。
利用可见光通信的一个主要的挑战是来自室内和户外环境中的环境照明的干扰。 例如，来自诸如日光灯和白炽灯之类的光源的室内照明会干涉VLC。在户外环境中，日光会是重要的干扰源。图2示出描述来自多个光源的频率分布的曲线。如图所示，日光和来自钨丝灯发光两者占据波长的较宽的光谱。在这些光谱中的任何地方的信道(波长的波段) 上传播的VLC都会受到来自一个或这两个源的干扰。相反地，相比日光或钨丝灯光，来自日光灯的光占据窄得多的光谱。因此，希望选择具有来自环境光的最小干扰的VLC信道。光源和接收传感器的方向性，以及它们对频谱不同的部分的灵敏度也将影响通信性能。假定可见光谱足够宽以允许很多的通信信道，所希望的是选择对于光源和接收传感器显示出最佳灵敏度、以及来自周围光源最小的干扰的通信信道或信道。虽然已经考虑诸如红外通信之类的其他光通信形式，但是它们一般不支持多个、 并行信道用于通信。例如，已经通过添加光学滤光器(镜头)来缓解通过特定信道的干扰， 所述光学滤光器仅允许期望的频率落在接收传感器上。然而，此方法造成多信道通信很困难或不可能。同样地，在相邻的发射器和接收器之间的光干扰已经妨碍了全双工红外线收发器的发展。因此，由于在公共的发射器和接收器之间的自干扰使得红外数据协会(IrDA) 仅支持半双工模式。然而，将通信限制为半双工模式限制了潜在的通信数据率。已经为基于射频(RF)的系统而研究使用诸如范围和干扰之类的多个标准的信道选择。对于诸如蓝牙的系统，已经使用跳频以避免来自任何指定频率的干扰。多数情况下这些方法不能容易地应用于VLC。例如，要求诸如交通灯的特定光源发射指定颜色。其他源仅能够发射一个或两个颜色。在这些设备中不支持所有其他颜色(信道)。此外，在光源和接收传感器中可能存在的物理限制造成难以迅速地改变颜色(即，跳频)。从而，在有干扰(环境照明)的情况下，VLC对于在多个信道下的通信提供了新的挑战。本公开提供多个方法以帮助缓解干扰并且决定将用于通信的信道的选择。图3描述根据本公开一个实施例的、具有想要使用VLC通信的两个设备的系统。该系统包括发射器302和接收器304。发射器302和接收器304两者都支持多个光源(例如， LED、激光二极管等等)和传感器(例如，光电二极管、图像传感器等等)。发射器302和接收器304可以在多个颜色信道(频率)上彼此通信。此时，应该注意的是，虽然本公开中描述的许多实施例利用LED，但是可以理解的是，本公开包含其他类型的光(例如，白炽灯、日光灯、钨丝灯、等离子体、卤素等等)以及其他光源(例如，激光二极管、显示监视器、照明招牌、交通灯等等)。因为光源(例如，LED)的实际峰值波长和谱宽可能随制造商不同而不同，所以重要的是具有宽范围的带宽以表示特定的颜色。如果相邻信道的带宽比光源的带宽窄，则与相邻信道有关的颜色会彼此干涉，从而造成在接收器处难以对它们进行区分。从而，可以将从380nm到780nm的光谱断开成为用于不同的颜色选择的多个块，并且每个块将包括使接收器能够区分相邻颜色的足够宽度的波段。例如，图4描述根据本公开一个实施例的、将可见光谱划分成为供诸如发射器302 和接收器304之间的通信的VLC使用的M个信道或块。为了方便起见，已经将信道标记为 cl到cM。在特定实施例中，取决于发射器302和接收器304的能力，将可见光谱划分成为三个到十二个颜色带或信道可能是合适的。在其他实施例中，更多或更少波段也是可能的。 在图4描述的实施例中，M等于七。
使用可见光进行通信的许多益处之一是能够利用现有光源，诸如提供环境光、交通灯及其他信号的灯，以及LED标志。因为诸如LED的许多现有光源是考虑到人类色彩感知儿制造的，所以这些光源可以产生为人眼而最佳化的波长带中的光。从而，取决于光源，在 VLC中确定颜色信道是合适或必需的，就好像人眼是接收器一样，即使通信中的实际的接收器可能是非人类设备。可以以许多不同的方式确定信道的数量和每个信道的带宽，诸如通过使用如图5 所示的国际照明委员会(C. I.E)色度图，或如图6所示的人眼响应曲线。如在图6中的钟形曲线示出的，人眼对可见光谱的中心处(即，与绿色和浅绿色有关的波长)的颜色比对在光谱末端处的颜色更敏感。从而，与在光谱末端处相比较，在光谱的中心处人眼可以觉察到通过更窄的波长带的颜色中的差别。因此，与发射末端颜色的LED相比较，发射光谱的中心处的颜色的LED经常使用更窄的波长带。图7示出描述对于LED的不同彩色、在谱宽和波长方面的变化的一个示例的图。如该图示出的，诸如黄色和橙色的颜色比类似超蓝(ultra blue)和明红(bright red)颜色占据更窄的光谱带宽。谱宽还可能取决于在LED制造过程中使用的材料的特性。由于在LED之间的谱宽方面的差别，定义在带宽方面有变化的VLC信道可以是合适或必需的。例如，在图6中，虚线示出根据本公开的一个实施例的、用于VLC信道的边缘。 在图8中示出的表格提供用于每个信道的支持数据。考虑表格的第一行，看到信道cl定义为380nm和450nm之间的波段。从而cl具有70nm的谱宽。这个波段相应于图5中的CIE 色度图上的紫蓝(purplish blue)色。该表格还示出中间信道c3到c5占据比其他信道更窄的谱宽。这反映了人眼对中心颜色更敏感的事实，因此，许多LED针对这个事实而制造。为了使诸如发射器302和接收器304的通信设备了解每个设备的通信能力以及它附近的光源和接收器的通信能力，可能希望通过编号或代码来表示每个支持的通信信道或颜色。根据一个实施例，图8中的表格的最后一列提供了表示每个通信信道的代码。在此实施例中，建议的代码是信道的编号减一的二进制表示法。在下面更详细地描述代码的使用。再次考虑图7，看到在不同类型的LED之间存在谱宽和波长方面的本质变化。这些变化可能取决于在LED制造过程中使用的材料的特性。取决于LED的选择，由于谱宽中的重叠，有可能两个LED的输出会实际上彼此干涉。在此情况下，在给定时刻有可能仅一个 LED能被用于发射。例如，在图7中，可能限制超绿(ultra green)和正蓝(pure blue)的同时通信。同样地，许多LED不支持饱和色，并且可能在多个波段中进行发射。例如，图9(a) 中的曲线示出白色LED的光谱分布。白光实际上是通过从同一 LED同时地发射蓝光、绿光和红光而产生的。如该图所示，蓝光、绿光和红光中的每一个通过特定的波段被发射。绿波段的右侧漏出(leak)到红波段里，并且红波段的左侧漏出到绿波段里。还给出在蓝波段和绿波段之间的漏出，但是程度少得多。在LED谱宽和峰值波长方面的显著变化可能发生在来自不同的制造商的LED之间，或者甚至来自相同的制造商的LED之间。另外，在单个LED内的峰值波长会随给LED供电的电流方面的变化而改变。这些变化会造成跨波段的漏出更显著或更不显著。
来自LED设备的输出漏出不仅会影响另一设备的接收器，还会在频分双工(FDD) 模式期间影响收发器设备的接收器端，所述收发器利用同时的发射和接收。例如，在用于红外传输的IrDA协议中，当收发器的发射极被激活并且数据正在发射时，同一收发器的检测器被停用。一旦该发射器已经结束发送数据，检测器变为激活的。检测器要求一些时间以稳定到它的高灵敏度的标准状态。发射极和检测器被一次一个地激活，以避免在同一设备内的干扰。如果IrDA收发器的发射极和检测器两者被允许同时操作，则由于发射极和检测器两者被包容在相同封装之中并且彼此处于很近的距离的事实，所以由发射极发射的能量可能会被它自己的检测器检测。这造成当一个被激活时另一个必须被停用。这种发射和接收不同时发生的操作方式被称为半双工。相反地，如果发射器和接收器两者同时激活并且允许同时操作，则该操作被分类为全双工。IrDA协议仅定义半双工操作。然而，全双工操作的更大的潜在能力使得其对于VLC是令人期望的。通过对设备中的接收器和光源的仔细定位，可以将在与全双工通信有关的设备内的干扰问题缓解到某种程度。然而，当两个设备同时发射时，由于谱漏出造成的信道干扰仍可能影响两者的性能。因此，当两个或更多设备想要通信时，提供关于由每个设备支持的信道的详细信息以帮助信道选择可能是有益的。为了诸如在FDD操作中支持全双工通信，一个有益的实施例对用于发射的每个信道定义“保护颜色(guard color) ”。保护颜色信道(或简称“保护颜色”)是波长的信道或波段，在该信道或波段中的VLC不能与另一信道中的VLC同时地发生。对于用于发射的每个颜色(或信道)“c”，定义保护颜色(或信道)“g”的列表。对于发射数据或者接收数据，当信道“ c，，在用于发射的使用中时，保护颜色“ g，，不能被同时地使用。用于定义保护颜色的标准可以在实施例之间变化。在特定实施例中，基于带外漏出(out-of-band leakage)来定义保护颜色，该带外漏出超过在信道内(in-charmel)值范围内的特定值(例如，10-20dB)，该特定值在那些信道中造成接收器灵敏度方面的相当大的损失。图9(b)中的曲线描述如图9(a)所示的白色LED的光谱分布。叠加在图上的虚线示出在图8中的表格中定义的信道的边缘。在图9(b)中的每个定义的信道的顶部是用于该信道的三位的数字二进制码，如图8的最右列中所示。可以在图9(b)中的曲线中看到，蓝光的绝大多数光谱分布落于指定为001的信道。极少的蓝光在相邻信道000和010中发射。因为几乎所有的蓝光都在一个信道(信道 001)中发射，所以定义用于信道001的保护颜色信道可能没有益处，因为干扰不可能发生。相反地，考虑在图9(b)中的绿光和红光。虽然绿光的大部分光谱分布落在信道 011中，但是存在显著数量的流出或漏出到信道010和信道100里。因此，将信道010和信道100定义为用于绿光的保护颜色信道对干扰避免可能有好处。通过定义保护颜色信道， 当VLC在信道011中发生时保证没有VLC将发生在信道010和信道100中。同样地，红光主要是在信道100中发射。然而，存在到信道101里的很大数量的漏出。从而，信道101可以被定义为用于信道100的保护颜色信道。以每个信道为基础定义保护颜色。从而信道011具有它自己的保护颜色，并且信道100具有它自己的保护颜色。在特定实施例中，从发射器向接收器发射用于保护颜色的代码，作为用于建立VLC信道的处理的部分。在一些实施例中，可以如上所述地将每个保护颜色作为三位数字代码来通信。在其他实施例中，每个保护颜色可以表示为N位数字的部分，该数字在相应于每个保护颜色的位的位置具有“1”。例如，在图8中的表格中定义了八个信道。对于图9(b)的绿光，保护颜色是第三信道010和第五信道100。因此，用于绿光的保护颜色可以作为八位数来通信，该八位数在第三位和第五位具有“1” =00101000。对于个人局域网，设备可以以专用(ad hoc)方式连接。当诸如膝上计算机和蜂窝电话之类的至少两个设备连接时，形成微网。当形成微网时，在连接持续期间，设备之一可以充当主机并且其它设备可以充当从机。图10示出两个典型的微网构造。当诸如设备1001 和设备1002的仅两个设备连接时，被称作对等拓扑或点对点拓扑。当存在连接到单个主机的多个设备时，诸如设备1004-1006连接到主机1003，被称作星形拓扑或点到多点拓扑。应该理解地是，虽然参照微网描述了本公开的特定实施例，但是这种参照仅是示例目的，不应该被翻译为将本公开限制为这种网络。为了更好地阐明VLC中的信道选择和干扰缓解，定义特定变量可能是有益的。令S 为设备中的光源的数量以及R为设备中的接收传感器的数量。令N是可用的颜色的总数。 令M是由设备支持的颜色(或信道)的数量。不失一般性，假定每个光源和传感器仅可以支持1个颜色。同样颜色的多个光源可用于增加从设备发射的光的强度。假定光源和传感器的数量大于或等于由设备支持的颜色的数量。从而，并且R>M。还假定同样颜色的全部光源发射相同信息，因为强度调制是用于光源的调制的典型形式。为了标记的目的，将下标分配给每个设备。从而，参照图10中的点对点微网，设备1001将具有S1个源、R1个接收传感器和M1个颜色。同样地，设备1002将具有&个源，R2个接收传感器和M2个颜色。令K是两个设备之间可用于通信的信道的数量。从而，K = M1 η Μ2。我们还定义提供信道质量的估计的颜色(信道)质量指数(CQI)。CQI用来帮助做信道选择并且典型地通过得到信道信噪比的估计来确定CQI，例如，通过在物理层中发射已知的信道估计序列。我们还定义RX CQI和TX CQI。对于接收器定义RX CQI，并且RX CQI提供用于从发射器(例如，设备1001)到接收器(例如，设备1002)的发射的CQI。因为在两个设备之间的信道非常有方向性并且不必对称，所以我们还定义TX CQI (例如，从设备1002到设备1001)，该TX CQI是基于从接收器(设备1002)回到初始的发射器(设备 1001)的反馈获得的。图11描述根据本公开一个实施例的、用于以每个设备为基础的设备联系和信道选择的方法。参照图10中的点对点微网来描述本方法，但是可以通过每次连接一个结点而利用其它VLC网络(例如，具有星形拓扑的网络)来使用本方法。在特定实施例中，可以通过图10中的任一或所有的设备1001-1006来执行本方法。最初，设备1001在全部支持的颜色信道上执行背景扫描，以看看是否存在目前正发生在任何支持的颜色信道上的任何发射(步骤110 。如果设备1001在任何信道上都不能检测到发射(步骤1110)，则设备1001可以决定启动设备发现处理(步骤1115)。这是通过在全部M个支持的颜色信道上发送发射来完成的(步骤1120)，在此之后设备1001返回到背景扫描模式以寻找响应(步骤1105)。或者，如果设备1001能够听到具有同步信息的至少一个发射(步骤1110)，则它可以试图与那个发射的源(例如，设备1002)联系(步骤1125)。如果设备1001不想与设备1002联系，或者如果信道当前正与另一微网联系，则设备可以将那个信道标记为由于干扰而不可用于接收(步骤1130)。这是通过设置RX CQI等于零完成的(步骤1135)。在上述示例中返回到步骤1125，如果设备1001听到来自设备1002的发射并且想要联系，则它接收在联系请求中的设备1002的能力、保护颜色信息和应用要求(步骤 1140)，所述联系请求可以在信标或接收同步信息中发送。对于来自设备1002的每个支持的信道，计算RX CQI (步骤1135)。注意，对于在此请求中取得优先的任何干扰信道，将RX CQI设置为0(步骤1130)。随后在设备1001和设备1002之间的K个公共支持的信道上， 将RX CQI与设备1001的能力和应用要求(来自步骤1140) —起发射(步骤1145)。在这个发射之后，设备1001返回到扫描模式中(步骤1150)，并且基于先前步骤的发射从设备1002得到TX CQI (步骤1155)。随后在主机/主设备(设备1001或者设备 1002，取决于启动发射的设备，由此，以虚线示出)处收集TX CQI信息和RX CQI信息(步骤 1160)。随后将TX CQI信息和RX CQI信息与诸如高速率数据等所需的任何应用要求(步骤1140)相组合，以对用于通信的信道和诸如FDD或时分双工(TDD)之类的存取机制作出最后决定(步骤1165)。图12描述一种根据本公开一个实施例的、用于设备间的设备联系和信道选择的方法，突出显示了涉及设备之间通信的步骤。参照图10中的点对点微网来描述本方法，但是可以利用其它VLC网络(例如，具有星形拓扑的网络)来使用本方法。在特定实施例中， 可以通过图10中的任一或所有的设备1001-1006来执行本方法。首先，经常充当主机并启动通信的设备1001在全部支持的Ml个信道上进行发射 (步骤120 。因为在发射器和接收器处对于每个颜色存在独立的硬件，所以只要保护颜色信道不用于任何特定的颜色选择，平行发射就是可能的。在特定实施例中，每个设备的介质访问控制器(MAC)可以传递每个设备的能力和应用要求。可以以多种方式提供此信息，诸如在信息元素或报头中。对于在设备发现期间， MAC还可以在每个发射的颜色信道上报告设备的支持的信道以及相关的用于每个信道的保护颜色的数量(步骤1210)。接下来，设备1002试图在设备之间共享的全部K个信道上进行接收和同步。然而，由于与其它光源的干扰，可能仅在‘X’个信道上进行接收，其中1 < X < K。为了通信， 设备1002必须在至少一个信道上进行接收。从在信息元素或报头中提到的信息来获得K 个信道和设备能力，当使用‘X’个信道进行通信时获得所述信息元素或报头。基于来自环境光的干扰能量和在发射期间接收的能量，对于全部K个信道计算CQI。设备1002随后在全部K个公共信道上向设备1001进行发射(步骤1215)。设备1002还提供它的支持的信道、保护信道和应用要求作为它的能力信息交换的部分(步骤1220)。接下来，设备1001试图在全部K个信道上进行接收和同步。由于干扰，可能仅在 个信道上进行接收，其中，1彡y彡K。因为VLC非常有方向性，所以有可能‘X’和‘y’ 可以是不同的。例如，如果设备1001接近窗口，则它可能比设备1002接收更多的环境光干扰。设备1001也对于全部K个信道计算它的RX CQI，并且向设备1002发送回该CQI报告 (步骤 1225)。大约在同时，设备1002基于从设备1001接收的信息来计算CQI度量。利用接收的为0的CQI将下述信道标记为不可用接收在该信道中不可能或在该信道中已知其它微网由设备1002操作。设备1002随后将这个用于全部K个信道的RX CQI报告回设备1001 (步骤 1230)。设备之一经常是主设备1001，收集用于发射的信息，诸如两个设备的发射和接收能力、CQI报告、用于每个信道的选择的保护颜色信道以及应用的要求。基于这个信息，设备 1001确定用于通信的单个或多个信道。设备1001随后向设备1002报告该通信信道(步骤 1235)。从而，在此交换的结尾，两个设备都具有用于它们的发射的、最适合于在另一端处的接收的CQI的估计。从该点开始，设备1001和设备1002可以在同意的一个信道或多个信道上进行通信(步骤1M0)。为通信选择的访问机制还可以取决于从交换获得的信息。例如，如果仅存在单个可用的信道，或者如果对于该数据速率需要全部信道，则将需要TDD。另一方面，如果信道干扰不对称，并且发射和接收需要不同的信道，则FDD可能更可取。最终选择的选择权可以是依赖实现的。虽然参考主要包含静态设备的微网描述了前述的方法，但是可以期待在设备彼此相对移动的网络中VLC可以是有益的。例如，移动的汽车可以利用交通灯参与VLC。或者， 彼此趋近的两辆车辆可以通过它们的前灯参与VLC。涉及汽车的VLC可以包括关于交通条件、道路构筑、天气或任何其它涉及交通的信息或者不涉及交通的信息。由于移动的汽车与另一车辆或交通信号处于目视联络之中的时间很短，重要的是所述设备能够迅速地联系和选择用于通信的信道。实现迅速联系的一个方法是在全部可用信道上的设备之间并行地进行传输。通过参考两个设备来讨论上面描述的联系和信道选择的方法。对于具有多于两个设备的VLC系统，可以在系统中使用额外的机制以缓解在多个VLC设备之间的干扰。现在将讨论这些机制。图13示出根据本公开一个实施例解决的、在两个微网之间的干扰。设备1301和设备1302形成一个微网。设备1303和设备1304形成第二微网。设备1302接收从设备1301 发射的数据，但是也接收来自设备1303的干扰。校正该干扰的一个选择是设备1302向设备1301报告用于那个信道的CQI为0。则设备1301和设备1302可以选择不同的信道以通信。然而，可能存在不期望的情况。例如，设备1301可能不具有用于通信的多个颜色信道。 或者，设备1301也许具有多个颜色信道，但是对于高数据速率可能要求每个信道链接到设备 1302。在此情况下，可能有若干替换方案来缓解干扰。如果设备1302可以同步到设备 1303，则它可以请求设备1303选择替换的颜色(信道)。这可以通过信道或颜色改变请求机制来完成。设备1302还可以请求设备1303减少它的发射光功率。从而，发射光控制可被用于特定情况以减少干扰。可以以多种方式达到发射光控制。在一个实施例中，可以降低到设备1303的电流。在另一实施例中，如果设备1303使用同样颜色的多个光源用于发射，则可以关闭一些光源。在另一实施例中，可以通过使用具有更低占空比的不同的脉宽调制或信道编码方案技术在物理层中改变设备1303中的每个LED的电力占空比(power duty cycle)。如果设备1301和设备1303可以(通过VLC、有线或无线底板、或其它的方法)彼此通信，则设备1301可以使用这些机制用于做出到设备1303的请求以改变颜色(信道)、应用发射光控制或两者。 虽然本公开已经描述了示范性实施例，但是可以向本领域技术人员建议不同的改变和修改。本公开旨在将这些改变和修改包括在所附的权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种供可见光通信(VLC)网络使用的、用于设备联系、干扰缓解和信道选择的方法， 所述方法包括在第一设备的多个支持的颜色信道中的每一个上进行发射，以估计在每个支持的颜色信道上的环境干扰；接收在至少一些支持的颜色信道上的发射，其中接收颜色信道的数量小于或等于支持的颜色信道的数量；计算用于每个接收颜色信道的信道质量指数(CQI)；选择第一设备的至少一个接收颜色信道以用作通信信道；以及向VLC网络中的第二设备报告所述至少一个通信信道。
2.如权利要求1所述的方法，还包括建立用于第一设备的接收颜色信道中的至少一个的至少一个保护颜色信道。
3.如权利要求1所述的方法，还包括执行支持的颜色信道的背景扫描以检测任何发射；当检测到不期望的发射时，选择不与该不期望的发射的源联系；以及将该不期望的发射的通信信道标记为不可用。
4.如权利要求1所述的方法，还包括收集来自第二设备的CQI报告，其中，该CQI报告包括用于第二设备的多个接收颜色信道中的每一个的CQI。
5.如权利要求2所述的方法，其中，基于下述中的至少一个选择所述至少一个通信信道VLC的接收颜色信道的CQI、第一设备和第二设备的发射能力和接收能力、至少一个保护颜色信道以及访问机制。
6.如权利要求1所述的方法，其中，将所述第一设备和第二设备配置为通过多个可见光信道彼此通信。
7.如权利要求2所述的方法，还包括将所述可见光谱的至少一部分划分成为波长带；定义多个通信信道，每个通信信道与可见光谱中的波长带中的一个相关；向由用于VLC的第一设备支持的每个波长带分配代码；向所述至少一个保护颜色信道中的每一个分配代码；以及将所述每个支持的波长带的代码和所述至少一个保护颜色信道中的每一个的代码传递给第二设备。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一设备相对第二设备移动。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个接收颜色信道的选择是基于所述至少一个接收颜色信道的CQI的。
10.一种供可见光通信(VLC)网络使用的、能够进行设备联系、干扰缓解和信道选择的设备，所述设备被配置为在多个支持的颜色信道中的每一个上进行发射，以估计在每个支持的颜色信道上的环境干扰；接收在至少一些支持的颜色信道上的发射，其中接收颜色信道的数量小于或等于支持的颜色信道的数量；计算用于每个接收颜色信道的信道质量指数(CQI)； 选择第一设备的至少一个接收颜色信道以用作通信信道； 向VLC网络中的第二设备报告所述至少一个通信信道。
11.如权利要求10所述的设备，所述设备还被配置为建立用于所述接收颜色信道中的至少一个的至少一个保护颜色信道。
12.如权利要求10所述的设备，所述设备还被配置为 执行支持的颜色信道的背景扫描以检测任何发射；当检测到不期望的发射时，选择不与该不期望的发射的源联系；以及将该不期望的发射的通信信道标记为不可用。
13.如权利要求10所述的设备，所述设备还被配置为收集来自第二设备的CQI报告，其中，该CQI报告包括用于第二设备的多个接收颜色信道中的每一个的CQI。
14.如权利要求11所述的设备，其中，基于下述中的至少一个选择所述至少一个通信信道VLC的接收颜色信道的CQI、第一设备和第二设备的发射能力和接收能力、至少一个保护颜色信道以及访问机制。
15.如权利要求10所述的设备，其中，所述设备还被配置为通过多个可见光信道与第二设备通信。
16.一种供可见光通信(VLC)网络使用的、用于缓解VLC期间的光干扰的方法，所述方法包括从接收设备接收请求以降低在至少一个颜色信道上的发射功率水平； 降低在所述至少一个颜色信道上的发射功率水平。
17.如权利要求16所述的方法，其中，通过降低到在所述至少一个颜色信道上发射的光源的电流来降低在所述至少一个颜色信道上的发射功率水平。
18.如权利要求16所述的方法，其中，如果多个光源在所述至少一个颜色信道上发射， 则通过关闭在所述至少一个颜色信道上发射的光源中的至少一个来降低在所述至少一个颜色信道上的发射功率水平。
19.如权利要求16所述的方法，其中，通过降低在所述至少一个颜色信道上发射的光源的物理层中的占空比来降低在所述至少一个颜色信道上的发射功率水平。
20.如权利要求16所述的方法，还包括建立用于至少一个颜色信道的至少一个保护颜色信道。
21.如权利要求16所述的方法，其中，通过VLC信道发射来自所述接收设备的请求。
全文摘要
一种供可见光通信(VLC)网络使用的、用于设备联系、干扰缓解和信道选择的设备和方法。所述方法包括在第一设备的多个支持的颜色信道中的每一个上进行发射，以估计在每个支持的彩色通道上的环境干扰。所述方法还包括在至少一些支持的颜色信道上的接收，其中接收颜色信道的数量小于或等于发射器的支持的颜色信道的数量。所述方法还包括计算用于每个接收颜色信道的信道质量指数。所述方法更进一步包括选择第一设备的至少一个接收颜色信道以用作通信信道。所述方法还包括向VLC网络中的第二设备报告所述至少一个通信信道。在特定实施例中，所述方法包括建立用于每个支持的颜色信道的保护颜色信道。
文档编号H04B10/10GK102326342SQ201080008664
公开日2012年1月18日 申请日期2010年2月19日 优先权日2009年2月20日
发明者S.拉杰戈帕尔, 法罗克.坎 申请人:三星电子株式会社