本發(fā)明涉及光無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及LED可見光通信設(shè)備，還涉及一種LED可見光通信自動切換方法。

背景技術(shù)：

可見光通信(Visible Light Communication，VLC)是以LED為載體的新興光無線通信技術(shù)。作為一種全新的高速數(shù)據(jù)接入模式，與傳統(tǒng)的射頻通信和其他光無線通信相比，可見光通信具有保密、安全、高速、寬頻譜、實用以及低投資等突出優(yōu)點，應(yīng)用范圍較為廣闊。在可見光通信系統(tǒng)中，當(dāng)接收端從其中一個基站轉(zhuǎn)移到另外一個基站時，需要接收端自動對接入點進行切換。如何在自動切換過程中確保通信暢通是必須要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種能夠確保通信順暢的LED可見光通信設(shè)備。

一種LED可見光通信設(shè)備，包括接收器，還包括：多個光電探測器，用于以分集接收的方式接收可見光信號并轉(zhuǎn)換為電信號；加法器，分別與多個光電探測器連接、所述接收器連接，用于對所述多個光電探測器輸出的電信號進行加法計算形成輸入信號給所述接收器；多個取樣裝置，分別設(shè)置于每一個光電探測器的輸出信道上，用于對信道上的信號的信噪比進行取樣并輸出取樣值；多個選通裝置，分別設(shè)置于每一個光電探測器的輸出信道上且分別與取樣裝置、所述接收器連接，用于控制所述選通裝置所在的信道的通斷以控制是否將所述信道上的電信號輸出給所述接收器；以及控制裝置，分別與所述加法器、所述多個取樣裝置以及所述多個選通裝置連接；所述控制裝置用于在可見光通信傳輸速率小于預(yù)設(shè)通信傳輸速率時，控制所述加法器工作；所述控制裝置還用于在所述可見光通信傳輸速率大于或者等于所述預(yù)設(shè)通信傳輸速率時，控制所述多個取樣裝置工作；所述控制裝置還用于對所述多個取樣裝置輸出的取樣值進 行比較并控制取樣值最大的信號所在的信道上的選通裝置導(dǎo)通。

在其中一個實施例中，所述多個光電探測器在一半球面上分布。

在其中一個實施例中，所述預(yù)設(shè)通信傳輸速率為100兆比特每秒。

在其中一個實施例中，所述控制裝置還用于判斷所述多個光電探測器接收到的可見光信號的網(wǎng)絡(luò)類型是否唯一；所述控制裝置還用于在所述多個光電探測器接收到的可見光信號的網(wǎng)絡(luò)類型唯一且可見光通信傳輸速率小于預(yù)設(shè)通信傳輸速率時，控制所述加法器工作；所述控制裝置還用于在所述多個光電探測器接收到的可見光信號的網(wǎng)絡(luò)類型唯一且所述可見光通信傳輸速率大于或者等于所述預(yù)設(shè)通信傳輸速率時，控制所述多個取樣裝置工作。

在其中一個實施例中，所述控制裝置還用于在所述多個光電探測器接收到的可見光信號的網(wǎng)絡(luò)類型不唯一時，根據(jù)各網(wǎng)絡(luò)類型的優(yōu)先等級控制具有最高優(yōu)先等級的可見光信號所在信道的選通裝置導(dǎo)通以將所述可見光信號輸出給所述接收器。

在其中一個實施例中，所述控制裝置根據(jù)各網(wǎng)絡(luò)類型的優(yōu)先等級控制具有最高優(yōu)先等級的可見光信號所在的信道上的選通裝置導(dǎo)通之前還需要判斷所述具有最高優(yōu)先等級的可見光信號的信號強度是否滿足通信需求，并在所述具有最高優(yōu)先等級的可見光信號的信號強度滿足通信需求時，控制其所在的信道上的選通裝置導(dǎo)通。

在其中一個實施例中，所述控制裝置還用于在所述多個光電探測器接收到的可見光信號的網(wǎng)絡(luò)類型不唯一時，獲取待接入網(wǎng)絡(luò)類型的接入時延和切換時延；所述控制裝置還用于根據(jù)所述接入時延和所述切換時延確定切換啟動點。

還提供一種LED可見光通信自動切換方法。

一種LED可見光通信自動切換方法，包括步驟：通過多個光電探測器以分集接收的方式接收可見光信號并轉(zhuǎn)換為電信號；獲取可見光通信傳輸速率并判斷可見光通信傳輸速率是否小于預(yù)設(shè)通信傳輸速率；若是，則對所述多個光電探測器輸出的電信號進行加法計算形成輸入信號后給接收器；若否，則分別對所述多個光電探測器的輸出信道上的信號的信噪比進行取樣并輸出取樣值；對多個取樣值進行比較并將取樣值最大的信號輸出給所述接收器。

在其中一個實施例中，所述獲取可見光通信傳輸速率并判斷可見光通信傳輸速率是否小于預(yù)設(shè)通信傳輸速率的步驟之前還包括步驟：判斷所述多個光電探測器接收到的可見光信號的網(wǎng)絡(luò)類型是否唯一；若所述多個光電探測器接收到的可見光信號的網(wǎng)絡(luò)類型唯一，則執(zhí)行所述獲取可見光通信傳輸速率并判斷可見光通信傳輸速率是否小于預(yù)設(shè)通信傳輸速率的步驟。

在其中一個實施例中，所述判斷所述多個光電探測器接收到的可見光信號的網(wǎng)絡(luò)類型是否唯一的步驟中，若所述多個光電探測器接收到的可見光信號的網(wǎng)絡(luò)類型不唯一，則根據(jù)各網(wǎng)絡(luò)類型的優(yōu)先等級控制具有最高優(yōu)先等級的可見光信號輸出給所述接收器。

上述LED可見光通信設(shè)備及LED可見光通信自動切換方法，通過多個光電探測器以分集接收的方式接收可見光信號從而提高接收效果。并且，根據(jù)通信傳輸速率以及各光電探測器接收到的信號的信噪比對接入接收器中的信道進行自行判決和選擇，從而確保通信暢通。

附圖說明

圖1為一實施例中的LED可見光通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為一具體實施例中的LED可見光通信設(shè)備的等效結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為另一具體實施例中的LED可見光通信設(shè)備的等效結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為一實施例中的LED可見光通信自動切換方法的流程圖；

圖5為另一實施例中的LED可見光通信自動切換方法的流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

一實施例中的LED可見光通信設(shè)備，其包括接收器，作為可見光通信中的接收端。在其他的實施例中，LED可見光通信設(shè)備還可以包括LED發(fā)射器，即LED可見光通信設(shè)備同時作為接收端和發(fā)送端。圖1為一實施例中的LED可見光 通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖，其包括多個光電探測器110、加法器120、接收器130、多個取樣裝置140、多個選通裝置150以及控制裝置160。

多個光電探測器110用于以分集接收的方式接收發(fā)送端發(fā)出的可見光信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號后輸出。多個光電探測器110均勻分布于一個半球面，從而既能減少光電探測器110的數(shù)量同時也能夠提高接收效果。因此，只要LED可見光通信設(shè)備不是被完全遮住，通信就不會中斷。光電探測器110的數(shù)量以及布局可以根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境和通信性能要求進行確定，并不限于某一具體值。

加法器120分別與多個光電探測器110連接，并與接收器130連接。加法器120用于對多個光電探測器110輸出的電信號進行加法計算形成輸入信號后輸出給接收器130。接收器130則會對輸入信號進行相應(yīng)的處理，以獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

取樣裝置140的數(shù)量與光電探測器110的數(shù)量相同。取樣裝置140與光電探測器110一對一連接，并且取樣裝置140設(shè)置于光電探測器110的輸出信道上。取樣裝置110用于對其所在信道上的信號的信噪比進行取樣并輸出取樣值。

選通裝置150的數(shù)量與取樣裝置140的數(shù)量相同。選通裝置150設(shè)置于光電探測器110的輸出信道上且與取樣裝置140一對一連接。選通裝置150通過其自身的通斷來控制其所在信道上的通斷，進而控制是否將該信道上的信號輸出給接收器130。

控制裝置160分別與加法器120、取樣裝置140以及選通裝置150連接?？刂蒲b置160用于對可見光通信過程中的通信傳輸速率進行檢測并判斷該通信傳輸速率是否小于預(yù)設(shè)通信傳輸速率。預(yù)設(shè)通信傳輸速率用于對通信傳輸速率進行等級劃分，將其劃分為高速率以及低速率兩個等級。在本實施例中，預(yù)設(shè)通信傳輸速率為100兆比特每秒，即小于該預(yù)設(shè)通信傳輸速率為低速率，而大于或者等于該預(yù)設(shè)通信傳輸速率則為高速率。在其他的實施例中，預(yù)設(shè)通信傳輸速率可以設(shè)定為其他合理數(shù)值?？刂蒲b置160在判斷出通信傳輸速率小于預(yù)設(shè)通信傳輸速率時，控制加法器120進入工作，從而對各光電探測器110輸出的電信號進行加法計算形成輸入信號輸出給接收器130，進而提高輸入信號的總體功率。圖2為加法器120工作時LED可見光通信設(shè)備的等效結(jié)構(gòu)框圖。當(dāng)控制裝置160判斷出通信傳輸速率大于或者等于預(yù)設(shè)通信傳輸速率時，控制裝置160會控制取樣裝 置140對其所在的信道中的信號的信噪比進行取樣，同時控制加法器120不進入工作?？刂蒲b置160會根據(jù)取樣裝置140獲取到的多個取樣值進行比較判斷?？刂蒲b置160會控制取樣值(即信噪比)最大的信號所在的信道上的選通裝置150導(dǎo)通，從而將該信道上的信號發(fā)送給接收器130。圖3為高速率通信過程中LED可見光通信設(shè)備的等效結(jié)構(gòu)圖。通過控制裝置160對信道進行自動判決和選擇，可以避免碼間串?dāng)_影響。在高速通信中，信噪比最大的方向為直射鏈接的方向，即最佳接收方向。

上述LED可見光通信設(shè)備，通過多個光電探測器110分集接收可見光信號從而提高接收效果。并且，根據(jù)通信傳輸速率以及各光電探測器接收到的信號的信噪比對接入接收器中的信道進行自行判決和選擇，從而可以在接入點自動切換過程中保證通信系統(tǒng)暢通，能夠很好地克服不同路徑引起的碼間干擾的影響。當(dāng)LED可見光通信設(shè)備的位置發(fā)生變化或者有其他物體對通信進行干擾時，其也能夠自行進行判決和選擇，以保證通信系統(tǒng)的暢通。上述LED可見光通信設(shè)備其信噪比平均可提高2dB，有效提高了系統(tǒng)性能。

在一實施例中，由于可見光信號的網(wǎng)絡(luò)類型并不唯一，因此控制裝置160還會對多個光電探測器110接收到的可見光信號的網(wǎng)絡(luò)類型是否唯一進行判斷。控制裝置160在判斷出多個光電探測器110接收到的可見光信號的網(wǎng)絡(luò)類型唯一時，才會根據(jù)可見光通信傳輸速率的大小進行相應(yīng)的操作，以控制加法器120、取樣裝置140以及選通裝置150的工作狀態(tài)，從而對發(fā)送到接收器130的可見光信號進行控制。具體地，控制裝置160在多個光電探測器110接收到的可見光信號的網(wǎng)絡(luò)類型唯一且可見光通信輸出速率小于預(yù)設(shè)通信傳輸速率時，控制加法器120工作。控制裝置160在多個光電探測器110接收到的可見光信號的網(wǎng)絡(luò)類型唯一且可見光通信輸出速率大于或者等于預(yù)設(shè)通信傳輸速率時，控制多個取樣裝置140工作，進而根據(jù)取樣裝置140的取樣值控制選通裝置150的通斷。

當(dāng)控制裝置160判斷出多個光電探測器110接收到的可見光信號的網(wǎng)絡(luò)類型不唯一時，控制裝置160會獲取相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)類型的優(yōu)先等級，并根據(jù)各自的優(yōu)先等級控制具有最高優(yōu)先等級的可見光信號所在信道的選通裝置150導(dǎo)通，從而實現(xiàn)該網(wǎng)絡(luò)類型的可見光信號的接入。網(wǎng)絡(luò)類型的優(yōu)先級別可以由用戶進行自定義， 也可以默認設(shè)置。具體地，控制裝置160在控制具有最高優(yōu)先等級的可見光信號發(fā)送到接收器130時，還需要先判斷具有最高優(yōu)先等級的可見光信號的信號強度是否滿足通信需求，如果不滿足，則控制網(wǎng)絡(luò)類型為當(dāng)前接入網(wǎng)絡(luò)類型且信噪比最大的可見光信號所在信道的選通裝置150導(dǎo)通。由于接入過程中存在接入時延以及切換時延，為保證通信不會中斷，控制裝置160會根據(jù)該網(wǎng)絡(luò)類型的接入時延以及切換時延確定切換啟動點，從而保證通信暢通?？刂蒲b置160通過自學(xué)習(xí)方法得到不同網(wǎng)絡(luò)類型的接入時延以及切換時延，從而在該網(wǎng)絡(luò)類型接入時，可以選擇合適的切換啟動點，避免乒乓切換。

一實施例中的LED可見光通信自動切換方法，用于實現(xiàn)LED可見光通信設(shè)備在不同接入點之間的切換。圖4為一實施例中的LED可見光通信自動切換方法的流程圖，包括以下步驟：

S410，通過多個光電探測器以分集接收的方式接收可見光信號并轉(zhuǎn)換為電信號。

多個光電探測器均勻分布于一個半球面，從而既能減少光電探測器的數(shù)量同時也能夠提高接收效果。因此，只要LED可見光通信設(shè)備不是被完全遮住，通信就不會中斷。光電探測器的數(shù)量以及布局可以根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境和通信性能要求進行確定，并不限于某一具體值。

S420，獲取可見光通信傳輸速率并判斷通信傳輸速率是否小于預(yù)設(shè)通信傳輸速率。

預(yù)設(shè)通信傳輸速率用于對通信傳輸速率進行等級劃分，將其劃分為高速率以及低速率兩個等級。在本實施例中，預(yù)設(shè)通信傳輸速率為100兆比特每秒，即小于該預(yù)設(shè)通信傳輸速率則低速率，而大于或者等于該預(yù)設(shè)通信傳輸速率則為高速率。在其他的實施例中，預(yù)設(shè)通信傳輸速率可以設(shè)定為其他合理數(shù)值。若判斷出可見光通信傳輸速率小于預(yù)設(shè)通信傳輸速率則執(zhí)行步驟S450，反之執(zhí)行步驟S430～S440。

S430，分別對多個光電探測器的輸出信道上的信號的信噪比進行采樣并輸出采樣值。

S440，對多個取樣值進行比較并將取樣值最大的信號輸出給接收器。

通過對信道進行自動判決和選擇，可以避免碼間串?dāng)_影響。在高速通信中，信噪比最大的方向為直射鏈接的方向，即最佳接收方向。

S450，對多個光電探測器輸出的電信號進行加法計算形成輸入信號后發(fā)送給接收器。

在低速率通信傳輸過程中，可以將多個信號直接相加，提高接收信號的總體功率。

上述LED可見光通信自動切換方法，通過多個光電探測器以分集接收的方式接收可見光信號從而提高接收效果。并且，根據(jù)通信傳輸速率以及各光電探測器接收到的信號的信噪比對接入接收器中的信道進行自行判決和選擇，從而可以在實現(xiàn)接入點自動切換過程保證通信系統(tǒng)暢通，能夠很好地克服不同路徑引起的碼間干擾的影響。并且當(dāng)LED可見光通信設(shè)備的位置發(fā)生變化或者有其他物體對通信進行干擾時，其也能夠自行進行判決和選擇，以保證通信系統(tǒng)的暢通。采用上述LED可見光通信自動切換方法的LED可見光通信設(shè)備其信噪比平均可提高2dB，有效提高了系統(tǒng)性能。

圖5為另一實施例中的LED可見光通信自動切換方法，包括以下步驟：

S510，通過多個光電探測器以分集接收的方式接收可見光信號并轉(zhuǎn)換為電信號。

S520，判斷多個光電探測器接收到的可見光信號的網(wǎng)絡(luò)類型是否唯一。

可見光信號的網(wǎng)絡(luò)類型具有多樣化，因此需要對接收到的可見光信號的網(wǎng)絡(luò)類型的唯一性進行判斷。當(dāng)判斷出多個光電探測器接收到的可見光信號的網(wǎng)絡(luò)類型唯一時，執(zhí)行步驟S530～S560，反之則執(zhí)行步驟S570。

S530，獲取可見光通信傳輸速率并判斷通信傳輸速率是否小于預(yù)設(shè)通信傳輸速率。

S540，分別對多個光電探測器的輸出信道上的信號的信噪比進行采樣并輸出采樣值。

S550，對多個取樣值進行比較并將取樣值最大的信號輸出給接收器。

S560，對多個光電探測器輸出的電信號進行加法計算形成輸入信號后發(fā)送給接收器。

S570，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)類型的優(yōu)先等級控制具有最高優(yōu)先等級的可見光信號輸出給接收器。

具體地，在控制具有最高優(yōu)先等級的可見光信號輸出給接收器時，還需要判斷該可見光信號的信號強度是否滿足通信需求，從而避免出現(xiàn)乒乓切換。網(wǎng)絡(luò)類型的優(yōu)先級別可以由用戶進行自定義，也可以默認設(shè)置。僅在該可見光信號的信號強度滿足通信需求時才會控制該可見光信號的接入。并且，由于接入過程中存在接入時延以及切換時延，因此需要綜合接入時延以及切換時延確定合適的切換啟動點，從而確保通信暢通且不會出現(xiàn)乒乓切換。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。