[發明專利]用于接收和發射編碼光的照明設備、方法和編碼光系統

有效

• 申請號: 201280060206.2
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN103959914B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: A.V.潘德哈里潘德;楊宏銘
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02;H04L12/54;H04B10/116
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孫之剛;汪揚

技術領域

本發明涉及編碼光系統的領域、用于接收和發射編碼光的照明設備及其相關方法。

背景技術

隨著使得更容易精確控制光特性的固態照明中的新近發展，可見光作為新的通信手段近來已經引起關注。近來已經主張在保持用戶不可感知的同時對來自照明裝置的可見光進行調制，使得信息嵌入到所發射的光照明中。這種概念也稱為編碼光通信。如H.?Yang等人在“Illumination?sensing?in?LED?lighting?systems?based?on?frequency?division?multiplexing（基于分頻復用的LED照明系統中的光照感測）”（IEEE?Trans?on?Signal?Processing,?pp.?4269-4281,?2009)、J.-P.?Linnartz等人在“Code?division?based?sensing?of?illumination?contributions?in?solid-state?lighting?systems（固態照明系統中的基于碼分的光照貢獻感測）”（IEEE?Trans?on?Signal?Processing,?pp.?3984-3998,?2009）中所公開的，已經提出諸如FDMA、CDMA和基于幅度調制的分組傳送之類的不同形式的調制和訪問方案來實現這一點。

對于這樣的調制照明系統中的多路訪問，正在考慮像CSMA那樣的協議。這進而具有在限制對異步類型的控制協議的使用中的照明控制上的含義。IEEE標準團體當前正在發展物理和介質訪問控制層規范以用于在IEEE?802.15.7下使用可見光的通信。為了允許低成本驅動器實現，可見光通信的基頻通常被約束到2kHz附近，盡管根據IEEE?802.15.7標準，允許它更高。這進而將兩個照明設備之間的可見光通信鏈路上可以支持的數據速率限制到最大幾個kbps的量級，這進而又限制網絡吞吐量。當照明設備需要共享遠大于幾個字節的控制信息時，該有限的數據速率回轉對于實時控制應用可能是不充分的。

發明內容

根據本發明，已經標識出所引技術的許多缺點。例如，照明系統的網絡吞吐量受點對點鏈路的數據速率和信道訪問協議的約束。如以上所指出的，在調制照明系統中點對點鏈路的數據速率被限制到幾個kbps。這同樣限制在CSMA/CA協議的使用下的總網絡吞吐量。

鑒于上文，本發明的一個目的是解決或者至少減少以上所討論的問題。本發明的一個目的是提出用于可見光通信和控制的協議來使得網絡吞吐量得以改善并且其促進（偽）同步照明控制。本發明特別的目的是提出用于增加調制照明系統的網絡吞吐量的協議以便使得能夠實現高速率控制信息的（實時）交換。一般而言，以上目的通過隨附專利權利要求書實現。

因此，所提出的是用于照明系統中的編碼光通信和控制的協議，其中每一個照明設備在光照期間傳送調制光。在所提出的協議中，某些照明設備需要跨照明系統交換控制信息。在所提出的協議的實施例中，某些中間照明設備對從照明設備接收到的傳送進行解碼、對接收到的信號數字地線性編碼并且廣播疊加的調制光。在所提出的協議的另一個實施例中，某些中間照明設備觸發來自照明設備的并發調制光照明。在任一種協議中，照明設備使用從中間照明設備接收到的光信號以通過刪去所存儲的先驗已知信號分量來檢索感興趣的信號。

根據本發明的第一方面，提供一種用于接收和發射編碼光的照明設備，包括：光探測器，其被設置成接收光并且在接收到的光中探測編碼光；光解碼器，其被設置成在接收到的編碼光中至少標識嵌入接收到的光中的第一輸入編碼光消息和第二輸入編碼光消息，第一編碼光消息源自第一外部照明設備并且第二編碼光消息源自第二外部照明設備；光驅動器，其被設置成形成輸出編碼光消息，輸出編碼光消息是第一輸入編碼光消息和第二輸入編碼光消息的組合；以及光發射器，其被設置成發射包括輸出編碼光消息的編碼光。

有利地，這樣的照明設備使得能夠實現增加的網絡吞吐量并且準許跨照明系統的高速率控制信息交換的支持。相比于經典的CSMA/CA協議，吞吐量可以明顯增加。改進一般取決于系統拓撲。對于具有串聯配置的三個照明設備的系統配置而言，吞吐量可以增加~33%到~50%。